ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК H02M7/538 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках питания радиоэлектронной аппаратуры, в частности в устройствах бесперебойного электропитания.

Известен двухкаскадный преобразователь, содержащий задающий генератор, выполненный на двух транзисторах и трансформаторе, и каскад усилителя мощности, выполненный по двухтактной схеме на двух силовых транзисторных ключах, причем каждый состоящий из двух параллельно соединенных силовых транзисторов, и на выходном трансформаторе (см. Горошков Б.И. Радиоэлектронные устройства. Справочник. - М.: Радио и связь, 1984 г., стр. 386, рис. 17.11).

Недостатком данного преобразователя является низкая надежность, так как в усилителе мощности имеет место перегрев силовых транзисторных ключей. Это обусловлено тем, что они в известном устройстве могут работать только с минимальной скважностью, равной двум.

Наиболее близким по совокупности признаков из них является преобразователь постоянного напряжения, содержащий, силовые транзисторы, эмиттеры которых подключены к средней точке вторичной обмотки трансформатора возбуждения и к первому входному выводу, коллекторы - к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, средняя точка которой соединена со вторым входным выводом, а базы через базовые резисторы - к крайним выводам вторичной обмотки трансформатора возбуждения, соединенным через диоды с эмиттерами вспомогательных транзисторов, базы которых соединены с базами силовых транзисторов, а коллекторы объединены между собой, нагрузку, подключенную к крайним выводам вторичной обмотки выходного трансформатора (см. авт. св. СССР N 1741244, кал. H 02 M 7/538, 1992 г.).

Недостатком данного преобразователя, так же, как и вышеприведенного известного устройства, является низкая надежность, так как имеет место перегрев силовых транзисторов, связанный с тем, что они могут работать только с минимальной скважностью, равной двум. Использование же последних со скважностью выше двух позволяет снизить среднюю мощность рассеивания на них и, следовательно, повысить надежность устройства в целом.

Задачей изобретения является повышение надежности путем уменьшения рассеивания мощности на силовых транзисторах за счет равномерного распределения ее на нескольких дополнительных силовых транзисторах, т.е. обеспечения работы их со скважностью более двух.

Указанная задача при равномерном распределении рассеиваемой мощности на четырех силовых транзисторах, т.е. со скважностью, равной четырем, решается тем, что в преобразователь постоянного напряжения, выполненный по двухтактной схеме на двух силовых транзисторах, эмиттеры которых подключены к средней точке вторичной обмотки трансформатора возбуждения и к первому входному выводу, коллекторы - к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, средняя точка которой соединена со вторым входным выводом, а базы - к первым выводам соответствующих базовых резисторов, содержащий два вспомогательных транзистора, эмиттеры которых соответственно соединены с соответствующими диодами с направлением проводимости, соответствующим направлению проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода вспомогательного транзистора, согласно изобретению в него введены два силовых транзистора, силовые выводы которых соответственно соединены первого из них с соответствующими силовыми выводами первого силового транзистора и второго - с соответствующими силовыми выводами второго силового транзистора, а базы - с первыми выводами соответствующих базовых резисторов, два вспомогательных транзистора, эмиттеры которых соответственно соединены с первыми выводами соответствующих диодов с направлением проводимости, соответствующим направлению проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода вспомогательного транзистора, коллекторы и вторые выводы диодов соответственно - с базами соответствующих силовых транзисторов, а базы - с первыми выводами соответствующих вспомогательных базовых резисторов, эмиттеры вспомогательных транзисторов подключены к первому входному выводу, мультивибратор, выполненный на двух переключающихся транзисторах, коллекторы которых через соответствующие коллекторные резисторы подключены к выводу питания мультивибратора, базы - к средним выводам соответствующих RC - цепочек, соединенных резисторными выводами с выводом питания мультивибратора и емкостными соответственно - с коллекторами других переключающихся транзисторов, а эмиттеры - к общему выводу мультивибратора, соединенному с первым входным выводом, четыре транзисторных ключа, входы которых соответственно нечетных и четных транзисторных ключей попарно объединены и подключены к соответствующим крайним выводам вторичной обмотки трансформатора возбуждения, выводы управления соответственно первого и второго, третьего и четвертого транзисторных ключей попарно объединены и отдельно подключены через токозадающие резисторы к коллекторам соответствующих переключающихся транзисторов, а выходы транзисторных ключей подключены ко вторым выводам соответствующих базовых резисторов и одновременно выход первого транзисторного ключа - ко второму выводу второго вспомогательного базового резистора, выход второго транзисторного ключа - к второму выводу первого вспомогательного базового резистора, выход третьего транзисторного ключа - к второму выводу четвертого вспомогательного базового резистора и выход четвертого транзисторного ключа - к второму выводу третьего вспомогательного базового резистора, крайние выводы вторичной обмотки трансформатора возбуждения через выпрямительные диоды объединены и подключены к выводу питания мультивибратора и к одной обкладке сглаживающего конденсатора, другая обкладка которого соединена с первым входным выводом, синхронизирующий элемент, состоящий из двух синхронизирующих диодов и двух дифференцирующих RC-цепочек, емкостные выводы которых объединены и подключены к одному из крайних выводов вторичной обмотки трансформатора возбуждения, средние выводы через синхронизирующие диоды с направлением проводимости, соответствующим направлению обратной проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода переключающегося транзистора, подключены к базам, а резисторные выводы - к коллекторам соответствующих переключающихся транзисторов.

Указанная задачи при равномерном распределении рассеиваемой мощности на восьми силовых транзисторах, т.е. со скважинностью, равной восьми, решается тем, что в преобразователь постоянного напряжения, выполненный по двухтактной схеме на двух силовых транзисторах, эмиттеры которых подключены к средней точке вторичной обмотки трансформатора возбуждения и к первому входному выводу, коллекторы - к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, средняя точка которой соединена со вторым входным выводом, а базы - к первым выводам соответствующих базовых резисторов, содержащий два вспомогательных транзистора, эмиттеры которых соответственно соединены с выводами соответствующих диодов с направлением проводимости, соответствующим направлению проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода вспомогательного транзистора, согласно изобретению в него введены шесть силовых транзистора, силовые выводы которых соответственно соединены нечетные из них с соответствующими силовыми выводами первого силового транзистора, а четные - с соответствующими силовыми выводами второго силового транзистора, а базы - с первыми выводами соответствующих базовых резисторов, шесть вспомогательных транзисторов, эмиттеры которых соответственно соединены с выводами соответствующих диодов с направлением проводимости, соответствующим направлению проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода вспомогательного транзистора, коллекторы и свободные выводы диодов соответственно - к базам соответствующих силовых транзисторов, а базы - к первым выводам соответствующих вспомогательных базовых резисторов, эмиттеры вспомогательных транзисторов подключены к первому входному выводу, первый мультивибратор, выполненный на двух переключающихся транзисторах первой пары, коллекторы которых через соответствующие коллекторные резисторы первой пары подключены к выводу питания первого мультивибратора, базы - к средним выводам соответствующих RC-цепочек первой пары, соединенных резисторными выводами с выводом питания первого мультивибратора и емкостными соответственно - с коллекторами других переключающихся транзисторов первой пары, а эмиттеры - к общему выводу первого мультивибратора, соединенному с первым входным выводом, четыре транзисторных ключа, входы которых соответственно нечетных и четных транзисторных ключей попарно объединены и подключены к соответствующим крайним выводам вторичной обмотки трансформатора возбуждения, выводы управления соответственно первого и второго, третьего и четвертого транзисторных ключей попарно объединены и подключены через соответствующие токозадающие резисторы первой пары к коллекторам соответствующих переключающихся транзисторов первой пары, а выходы подключены к выводам соответствующих дополнительных диодов с направлением проводимости, соответствующим направлению обратной проводимости последовательно подключенного коллектор-эмиттерного перехода транзисторного ключа, причем, свободные выводы дополнительных диодов соединены с первым входным выводом, второй мультивибратор, выполненный на двух переключающихся транзисторах второй пары, коллекторы которых через соответствующие коллекторные резисторы второй пары подключены к выводу питания второго мультивибратора, базы - к средним выводам соответствующих RC-цепочек второй пары, соединенных резисторными выводами с выводом питания второго мультивибратора и емкостными соответственно - с коллекторами других переключающихся транзисторов второй пары, а эмиттеры - к общему выводу второго мультивибратора, соединенного с первым входным выводом, восемь распределительных транзисторных ключа, входы которых попарно объединены первый с пятым, второй с шестым, третий с седьмым и четвертый с восьмым и подключены соответственно к выходам соответствующих транзисторных ключей, выводы управления первой четверки и последующей четверки соответственно объединены и подключены через соответствующие токозадающие резисторы второй пары к коллекторам соответствующих переключающихся транзисторов второй пары, а выходы подключены ко вторым выводам соответствующих базовых резисторов и одновременно выход первого распределительного транзисторного ключа - ко второму выводу второго вспомогательного базового резистора, выход второго - ко второму выводу первого вспомогательного базового резистора, выход третьего - к второму выводу четвертого вспомогательного базового резистора, выход четвертого - к второму выводу третьего вспомогательного базового резистора, выход пятого - ко второму выводу шестого вспомогательного базового резистора, выход шестого - к второму выводу пятого вспомогательного базового резистора, выход седьмого - к второму выводу восьмого вспомогательного базового резистора и выход восьмого - к второму выводу седьмого вспомогательного базового резистора, крайние выводы вторичной обмотки трансформатора возбуждения через выпрямительные диоды объединены и подключены к выводам питания мультивибраторов и к одной обкладке сглаживающего конденсатора, другая обкладка которого соединена с первым входным выводом, два синхронизирующих элемента, первый из них состоящий из двух синхронизирующих диодов первой пары и двух дифференцирующихся RC-цепочек первой пары, емкостные выводы которых объединены и подключены к одному из крайних выводов вторичной обмотки трансформатора возбуждения, средние выводы через синхронизирующие диоды с направлением проводимости каждого из них, соответствующим направлению проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода соответствующего переключающего транзистора из первой пары, подключены к базам, а резистивные выводы - к коллекторам соответствующих переключающихся транзисторов первой пары, второй - из двух синхронизирующих диодов второй пары и двух дифференцирующих RC-цепочек второй пары, емкостные выводы которых объединены и подключены к одному из коллекторов переключающихся транзисторов первой пары, средние выводы через диоды с направлением проводимости каждого из них, соответствующим направлению проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода соответствующего переключающего транзистора из второй пары, подключены к базам, а резистивные выводы - к коллекторам соответствующих переключающихся транзисторов второй пары.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 и 2 представлены функциональная схема преобразователя постоянного напряжения с четырьмя силовыми транзисторами и временная диаграмма его работы; на фиг. 3, 4 и 5 функциональная схема преобразователя постоянного напряжения с восемью силовыми транзисторами, электрическая схема соединений мультивибраторов с синхронизирующими элементами и временная диаграмма его работы.

Преобразователь постоянного напряжения, приведенный на фиг. 1, содержит силовые транзисторы 1.1 ...1.4, эмиттеры которых объединены и подключены к средней точке вторичной обмотки 2 трансформатора 3 возбуждения и к первому входному выводу, а коллекторы соединены соответственно нечетные 1.1 и 1.3 с первым, а четные 1.2 и 1.4 со вторым крайними выводами первичной обмотки 4 выходного трансформатора 5, средняя точка которой соединена со вторым входным выводом. Транзисторные ключи 6.1 ...6.4, входы которых соответственно нечетных 6.1 и 6.3 и четных 6.2 и 6.4 попарно объединены и подключены раздельно к крайним выводам вторичной обмотки 2 трансформатора 3 возбуждения, выводы управления соответственно попарно 6.1 с 6.2 и 6.3 с 6.4 объединены и подключены через токозадающие резисторы 7 и 8 к выходам мультивибратора 9, а выходы соответственно через соответствующие базовые резисторы 10.1 ... 10.4 подключены к базам соответствующих силовых транзисторов 1.1 ... 1.4. Вспомогательные транзисторы 11.1 ... 11.4, эмиттеры которых подключены к первому входному выводу, коллекторы - к базам соответствующих силовых транзисторов, а базы - к первым выводам соответствующих вспомогательных базовых резисторов 12.1 ... 12.4, вторые выводы которых соответственно соединены первого 12.1 с выходом второго транзисторного ключа 6.2, второго 12.2 с выходом первого транзисторного ключа 6.1, третьего 12.3 с выходом четвертого транзисторного ключа 6.4, четвертого 12.4 с выходом третьего транзисторного ключа 6.2. Эмиттеры вспомогательных транзисторов 11.1 ... 11.4 соединены с первыми выводами соответствующих диодов 13.1 ... 13.4, причем, каждый из них подключен с направлением проводимости, соответствующим направлению проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода соответствующего вспомогательного транзистора 11.1 ... 11.4, вторые выводы диодов 13.1 ... 13.4 подключены к базам соответствующих силовых транзисторов 1.1 ... 1.4. Мультивибратор 9 выполнен на двух переключающихся транзисторах 14 и 15, коллекторы которых являются выходами мультивибратора 9 подключены через соответствующие коллекторные резисторы 16 и 17 к выводу питания мультивибратора 9, базы - к средним выводам первой 18, 19 и второй 20, 21 RC - цепочек, соединенных резисторными выводами с выводом питания мультивибратора 9 и емкостными соответственно - с коллекторами переключающихся транзисторов 15 и 14, а эмиттеры - к общему выводу мультивибратора 9, соединенному с первым входным выводом. Крайние выводы вторичной обмотки 2 трансформатора 3 возбуждения через выпрямительные диоды 22 и 23 объединены и подключены к выводу питания мультивибратора 9 и к одной обкладке сглаживающего конденсатора 24, другая обкладка которого соединена с первым входным выводом, синхронизирующий элемент, состоящий из двух синхронизирующих диодов 25, 26 и двух дифференцирующих RC-цепочек 27,28, емкостные выводы которых объединены и подключены к одному из крайних выводов вторичной обмотки 2 трансформатора 3 возбуждения, средние выводы через диоды 25, 26 с направлением проводимости каждого из них, соответствующим направлению обратной проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода соответствующего переключающего транзистора 14, 15, - к базам, а резистивные выводы - к коллекторам соответствующих переключающихся транзисторов 14, 15. К крайним выводам вторичной обмотки 29 выходного трансформатора 5 подключена нагрузка 30.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

Напряжение возбуждения (фиг. 2а и 2б) с обмотки 2 трансформатора 3 возбуждения поступает через транзисторные ключи 6.1 и 6.4, управляемые мультивибратором, выполненным на переключающихся транзисторах 14, 15 и далее через базовые резисторы 10.1. .. 10.4 на базы силовых транзисторов 1.1 ... 1.4 и одновременно через выпрямительные диоды 22, 23 и с помощью сглаживающего конденсатора 24 формирует электропитание (фиг. 2в) для мультивибратора 9. Синхронизирующий элемент, состоящий из двух синхронизирующих диодов 25, 26 и двух дифференцирующих RC-цепочек 27, 28, синхронизирует работу вышеприведенного мультивибратора запирающими импульсами, какими для предложенной схемы преобразователя являются отрицательные импульсы (фиг. 2г). В результате синхронизации мультивибратор генерирует импульсные сигналы управления Т1 и Т2, равные периоду синхронизации Тс (фиг. 2д и 2е), которые через токозадающие резисторы 7,8 управляют работой транзисторных ключей 6.1 ... 6.4, причем при отсутствии импульсного сигнала управления, т.е. в паузе, они открыты, а при наличии - закрыты. Эти импульсные сигналы управления поступают на выводы управления транзисторных ключей 6.1 ... 6.4, включая поочередно сначала одну пару этих транзисторных ключей, например 6.1 и 6.2, а затем другую пару 6.3 и 6.4. Такое включение последних позволяет поочередно пропускать напряжение возбуждения (фиг. 2ж, 2з, 2и и 2к) через базовые резисторы 10.1 ... 10.4 на базы силовых транзисторов 1.1 ... 1.4 и этим осуществлять поочередное подключение первого и второго крайних выводов первичной обмотки 4 выходного трансформатора 5 к первому входному выводу через соответствующие силовые транзисторы 1.1 ... 1.4, таким образом, обеспечивая двухтактную работу предлагаемого преобразователя.

Для исключения коммутационных перегрузок силовых транзисторов 1.1 ... 1.4 служат вспомогательные транзисторы 11.1 ... 11.4. Последние включены в схеме преобразователя таким образом, что они запирают по базоэмиттерным переходам силовые транзисторы 1.1 ... 1.4 в следующем порядке, если первый 1.1 - открыт, то второй 1.2 - закрыт и наоборот, если первый 1.1 - закрыт, то второй 1.2 - открыт, если третий 1.3 - открыт, то четвертый 1.4 - закрыт и наоборот, если третий 1.3 - закрыт, то четвертый 1.4 - открыт. Такое управление силовыми транзисторами 1.1 ... 1.4 и трапециевидная форма напряжения возбуждения, поступающего на их базы, позволяет осуществить задержку открывания очередного силового транзистора. Эта задержка исключает коммутационные перегрузки силовых транзисторов 1.1 ... 1.4, обусловленных одновременным их открыванием и в интервалах их рассасывания, и, соответственно повышает КПД устройства.

Диоды 13.1 ... 13.4 осуществляют защиту базоэмиттерных переходов силовых транзисторов 1.1 ... 1.4 от воздействия обратных импульсных напряжений помех.

Преобразователь постоянного напряжения, приведенный на фиг. 3, содержит силовые транзисторы 1.1 ... 1.8, эмиттеры которых объединены и подключены к средней точке вторичной обмотки 2 трансформатора 3 возбуждения и к первому входному выводу, а коллекторы соединены соответственно нечетных 1.1 ... 1.7 с первым, а четных 1.2 ... 1.8 со вторым крайними выводами первичной обмотки 4 выходного трансформатора 5, средняя точка которой соединена со вторым входным выводом. Транзисторные ключи 6.1 ...6.4, входы которых соответственно нечетные 6.1, 6.3 и четные 6.2, 6.4 попарно объединены и подключены раздельно к крайним выводам вторичной обмотки 2 трансформатора 3 возбуждения, выводы управления соответственно попарно 6.1 с 6.2 и 6.3 с 6.4 объединены и подключены через токозадающие резисторы 7 и 8 первой пары к выходам первого мультивибратора 9. Восемь распределительных транзисторов ключа 10.1 . .. 10.8, входы которых соответственно попарно объединены 10.1 с 10.5, 10.2 с 10.6, 10.3 с 10.7 и 10.4 с 10.8 и подключены соответственно к выходам соответствующих транзисторных ключей 6.1 ... 6.2, выводы управления первых четырех 10.1 ... 10.4 и последующих четырех 10.5 ... 10.8 объединены и подключены через токозадающие резисторы 11 и 12 второй пары к выходам второго мультивибратора 13, а выходы через соответствующие базовые резисторы 14.1 .. . 14.8 подключены к базам силовых транзисторов 1.1 ... 1.8. Вспомогательные транзисторы 15.1 . .. 15.8, эмиттеры которых подключены к первому входному выводу, коллекторы - к базам соответствующих силовых транзисторов 1.1 ... 1.8, а базы - к первым выводам соответствующих вспомогательных базовых резисторов 16.1 ... 16.8, вторые выводы которых соответственно соединены первого 16.1 с выходом второго распределительного транзисторного ключа 10.2, второго 16.2 с выходом первого распределительного транзисторного ключа 10.1, третьего 16.3 с выходом четвертого распределительного транзисторного ключа 10.4, четвертого 16.4 с выходом третьего распределительного транзисторного ключа 10.3, пятого 16.5 с выходом шестого распределительного транзисторного ключа 10.6, шестого 16.6 с выходом пятого распределительного транзисторного ключа 10.5, седьмого 16.7 с выходом восьмого распределительного транзисторного ключа 10.8, восьмого 16.8 с выходом седьмого распределительного транзисторного ключа 10.7. Эмиттеры вспомогательных транзисторов 15.1 ... 15.8 соединены с первыми выводами соответствующих диодов 17.1 ... 17.8, причем каждый из них подключен с направлением проводимости, соответствующим направлению проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода соответствующего вспомогательного транзистора 15.1 ... 15.8, вторые выводы диодов 17.1 ... 17.8 подключены к базам соответствующих силовых транзисторов 1.1 ... 1.8.

Крайние выводы вторичной обмотки 2 трансформатора 3 возбуждения через выпрямительные диоды 18 и 19 объединены и подключены к выводам питания мультивибраторов 9 и 13 и к одной обкладке сглаживающего конденсатора 20, другая обкладка которого соединена с первым входным выводом. Выходы транзисторных ключей 6.1 ... 6.4 соединены с первыми выводами соответствующих дополнительных диодов 21.1 ... 21.4, причем каждый из них подключен с направлением проводимости, соответствующим направлению обратной проводимости последовательно подключенного коллектор-базового перехода соответствующего транзисторного ключа 6.1 ... 6.4, вторые выводы дополнительных диодов 21.1 ... 21.4 соединены с первым входным выводом. К крайним выводам вторичной обмотки 22 выходного трансформатора 5 подключена нагрузка 23. Первый синхронизирующий элемент 24 подключен входом к одному из крайних выводов вторичной обмотки 2 трансформатора 3 возбуждения, а выходы к определенным выводам переключающихся транзисторов мультивибратора 9, второй синхронизирующий элемент 25 подключен входом к одному из выходов первого мультивибратора 9, а выходы к определенным выводам переключающихся транзисторов второго мультивибратора 13.

Электрические схемы первого и второго мультивибраторов 9 и 13, а также подключение к ним первого и второго синхронизирующих элементов 24 и 25 приведены на фиг. 4.

Первый мультивибратор 9 выполнен на двух переключающихся транзисторах 26 и 27 первой пары, коллекторы которых являются выходами данного мультивибратора и подключены через соответствующие коллекторные резисторы 28 и 29 первой пары к выводу питания первого мультивибратора 9, базы - к средним выводам первой 30, 31 и второй 32, 33 RC-цепочек первой пары, подключенных резисторными выводами к выводу питания первого мультивибратора 9 и емкостными соответственно - к коллекторам переключающихся транзисторов 27 и 26 первой пары, а эмиттеры - к общему выводу первого мультивибратора 9, соединенного с первым входным выводом, первый синхронизирующий элемент 24, состоящий из двух синхронизирующих диодов 34 и 35 первой пары, подключенных первыми выводами к базам соответствующих переключающихся транзисторов 26 и 27 первой пары, причем с направлением проводимости каждого из них, соответствующим направлению обратной проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода соответствующего переключающего транзистора 26, 27 первой пары, и двух дифференцирующих RC-церочек 36 и 37 первой пары, объединенные емкостные выводы, являющиеся входом первого синхронизирующего элемента 24, подключенным к одному из крайних выводов вторичной обмотки 2 трансформатора 3 возбуждения, средние выводы к вторым выводам синхронизирующих диодов 34 и 35 первой пары, а резистивные выводы - к коллекторам соответствующих переключающихся транзисторов 26 и 27 первой пары, являющихся выходами мультивибратора 9.

Второй мультивибратор 13 выполнен на двух переключающихся транзисторах 38 и 39 второй пары, коллекторы которых являются выходами данного мультивибратора и подключены через соответствующие коллекторные резисторы 40 и 41 второй пары к выводу питания второго мультивибратора 13, базы - к средним выводам первой 42, 43 и второй 44, 45 RC- цепочек второй пары, подключенных резисторными выводами в выводу питания второго мультивибратора 13 и емкостными соответственно - к коллекторам переключающихся транзисторов 39 и 38 второй пары, а эмиттеры - к общему выводу второго мультивибратора 13, соединенному с первым входным выводом, второй синхронизирующий элемент 25, состоящий из двух синхронизирующих диодов 46 и 47 второй пары, подключенных первыми выводами к базам соответствующих переключающихся транзисторов 38 и 39 второй пары, причем с направлением проводимости каждого из них, соответствующим направлению обратной проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода соответствующего переключающего транзистора 38, 39 второй пары и двух дифференцирующих RC-цепочек 48 и 49 второй пары, объединенные емкостные выводы, являющиеся входом второго синхронизирующего элемента 25, подключенным к одному из выходов первого мультивибратора 9. Общие выводы первого и второго мультивибраторов 9 и 13 объединены и подключены к первому входному выводу.

Устройство (фиг. 3) работает следующим образом.

Напряжение возбуждения (фиг. 5а и 5б) с обмотки 2 трансформатора 3 возбуждения поступает через транзисторные ключи 6.1 ... 6.4, управляемые мультивибратором 9, затем через распределительные транзисторные ключи 10.1 ... 10.8, управляемые мультивибратором 13, и далее через базовые резисторы 14.1 ... 14.8 на базы силовых транзисторов 1.1 ... 1.8 и одновременно через выпрямительные диоды 18, 19 и с помощью сглаживающего конденсатора 20 формирует электропитание (фиг. 5в) для указанных мультивибраторов.

Первый синхронизирующий элемент 24 синхронизирует работу мультивибратора 9 запирающими импульсами, какими для предложенной схемы преобразователя являются отрицательные импульсы (фиг. 2г). В результате синхронизации мультивибратор 9 генерирует импульсные сигналы управления Т1 и Т2, равные периоду синхронизации Тс1 (фиг. 2д и 2е), которые через токозадающие резисторы 7, 8 управляют работой транзисторных ключей 6.1 ... 6.4, причем при отсутствии импульсного сигнала управления, т.е. в паузе, они открыты, а при наличии - закрыты. Эти импульсные сигналы управления поступают на выводы управления транзисторных ключей 6.1 ... 6.4, включая поочередно сначала одну пару этих транзисторных ключей, например 6.1 и 6.2, а затем другую пару 6.3 и 6.4. Такое включение последних позволяет поочередно пропускать напряжение возбуждения (фиг. 5ж, 5з, 5и и 5к) на определенные входы распределительных транзисторных ключей 10.1 ... 10.8.

Второй синхронизирующий элемент 25 синхронизирует работу мультивибратора 13 запирающими импульсами, какими для предложенной схемы преобразователя являются отрицательные импульсы (фиг. 5л). В результате синхронизации мультивибратор 13 генерирует импульсные сигналы управления Т3 и Т4, равные периоду синхронизации Тс2 (фиг. 5м и 5н), которые через токозадающие резисторы 11, 12 управляют работой распределительных транзисторных ключей 10.1 . . . 10.8, причем при отсутствии импульсного сигнала управления, т.е. в паузе, они открыты, а при наличии - закрыты. Эти импульсные сигналы управления поступают на выводы управления распределительных транзисторных ключей 10.1 . .. 10.8, включая поочередно сначала одну четверку этих транзисторных ключей, например 10.1 ... 10.4, а затем другую четверку 10.5 ... 10.8. Такое включение последних позволяет поочередно пропускать напряжение возбуждения (фиг. 5о, 5п, 5р, 5с, 5т, 5у, 5ф и 5х) через базовые резисторы 14.1 ... 14.8 на базы силовых транзисторов 1.1 ... 1.8 и этим осуществлять поочередное подключение первого и второго крайних выводов первичной обмотки 4 выходного трансформатора 5 к первому входному выводу через соответствующие силовые транзисторы 1.1 ... 1.8, и, таким образом, обеспечивать двухтактную работу предлагаемого преобразователя.

Для исключения коммутационных перегрузок силовых транзисторов 1.1 ... 1.8 служат вспомогательные транзисторы 15.1 ... 15.8. Последние включены в схеме преобразователя таким образом, что они запирают по базоэмиттерным переходам силовые транзисторы 1.1 ... 1.8 в следующем порядке, если первый 1.1 - открыт, то второй 1.2 - закрыт и наоборот, если первый 1.1 - закрыт, то второй 1.2 - открыт, если третий 1.3 - открыт, то четвертый 1.4 - закрыт и наоборот, если третий 1.3 - закрыт, то четвертый 1.4 - открыт и т.д. Такое управление силовыми транзисторами 1.1 ... 1.8 и трапециевидная форма напряжения возбуждения, поступающего на их базы, позволяет осуществить задержку открывания очередного силового транзистора. Эта задержка исключает коммутационные перегрузки силовых транзисторов 1.1. ... 1.8, обусловленных одновременным их открыванием и в интервалах их рассасывания, и, соответственно, повышает КПД устройства. Диоды 13.1 ... 13.4 и дополнительные диоды 21.1 ... 21.4 осуществляют защиту базоэмиттерных переходов силовых транзисторов 1.1 . . . 1.8 и входы распределительных транзисторных ключей 10.1 ... 10.8 от воздействия обратных импульсных напряжений помех.

Предложенное техническое решение позволяет создавать экономичные и стабилизированные преобразователи постоянного напряжения, обладающие повышенной эксплуатационной надежностью и имеющие малый разброс КПД от одного образца к другому при серийном производстве.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках питания радиоэлектронной аппаратуры, в частности в устройствах бесперебойного электропитания. Целью изобретения является повышение надежности путем уменьшения рассеивания мощности на силовых транзисторах за счет равномерного распределения ее на нескольких дополнительных силовых транзисторах, т. е. обеспечения работы их со скважностью более двух. Цель достигается тем, что в устройство вводятся мультивибраторы. Так, первый регулятор снабжается одним мультивибратором, выполненным на переключающихся транзисторах, а второй - двумя мультивибраторами, выполненными на переключающихся транзисторах, что позволяет при помощи транзисторных ключей включить в первое устройство два дополнительных силовых транзистора, а во второе при помощи транзисторных ключей и распределительных транзисторных ключей включить в первое устройство два дополнительных силовых транзистора, а во второе - шесть дополнительных силовых транзисторов. Следовательно, рассеивание мощности в первом регуляторе происходит на четырех силовых транзисторах, а во втором - на восьми, что снижает нагрев каждого из них и, соответственно, повышает надежность предлагаемых устройств. 2 с.п.ф-лы, 5 ил.

1. Преобразователь постоянного напряжения, выполненный по двухтактной схеме на двух силовых транзисторах, эмиттеры которых подключены к средней точке вторичной обмотки трансформатора возбуждения и к первому входному выводу, коллекторы - к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, соединенной средней точкой со вторым входным выводом, а базы - к первым выводам соответствующих базовых резисторов, содержащий два вспомогательных транзистора, эмиттеры которых соответственно соединены с первыми выводами соответствующих диодов с направлением проводимости, соответствующим направлению проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода вспомогательного транзистора, отличающийся тем, что в него введены третий и четвертый силовые транзисторы, силовые выводы которых соответственно соединены: третьего силового транзистора с соответствующими силовыми выводами первого силового транзистора и четвертого - с соответствующими силовыми выводами второго силового транзистора, а базы - с первыми выводами соответствующих базовых резисторов, третий и четвертый вспомогательные транзисторы,
эмиттеры которых соответственно соединены с первыми выводами соответствующих диодов с направлением проводимости, соответствующим направлению проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода соответствующего вспомогательного транзистора, базы - с первыми выводами соответствующих вспомогательных базовых резисторов, а коллекторы и вторые выводы диодов соответственно с базами соответствующих силовых транзисторов, эмиттеры вспомогательных транзисторов подключены к первому входному выводу, мультивибратор, выполненный на двух переключающихся транзисторах, коллекторы которых через соответствующие коллекторные резисторы подключены к выводу питания мультивибратора, базы - к средним выводам соответствующих RC-цепочек, соединенных резисторными выводами с выводом питания мультивибратора и емкостными соответственно с коллекторами других переключающихся транзисторов, а эмиттеры - к общему выводу мультивибратора, соединенному с первым входным выводом, четыре транзисторных ключа, входы которых попарно объединены, причем вход первого транзисторного ключа с входом третьего, а вход второго - с входом четвертого и отдельно подключены к крайним выводам вторичной обмотки трансформатора возбуждения, выводы управления соответственно первого и второго,
третьего и четвертого транзисторных ключей попарно объединены и отдельно подключены через токозадающие резисторы к коллекторам переключающихся транзисторов, а выходы транзисторных ключей подключены к вторым выводам соответствующих базовых резисторов и одновременно выход первого транзисторного ключа соединен с вторым выводом второго вспомогательного базового резистора, выход второго транзисторного ключа - с вторым выводом первого вспомогательного базового резистора, выход третьего транзисторного ключа - с вторым выводом четвертого вспомогательного базового резистора и выход четвертого транзисторного ключа - с вторым выводом третьего вспомогательного базового резистора, крайние выводы вторичной обмотки трансформатора возбуждения через выпрямительные диоды объединены и подключены к выводу питания мультивибратора и к одной обкладке сглаживающего конденсатора, другая обкладка которого соединена с первым входным выводом, синхронизирующий элемент, состоящий из двух синхронизирующих диодов и двух дифференцирующих RC-цепочек, емкостные выводы которых объединены и подключены к одному из крайних выводов вторичной обмотки трансформатора возбуждения, средние выводы через синхронизирующие диоды с направлением проводимости, соответствующим направлению обратной проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода переключающегося транзистора, подключены к базам, а резистивные выводы - к коллекторам соответствующих переключающихся транзисторов. 2. Преобразователь постоянного напряжения, выполненный по двухтактной схеме на двух силовых транзисторах, эмиттеры которых подключены к средней точке вторичной обмотки трансформатора возбуждения и к первому входному выводу, коллекторы - к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, соединенной средней точкой с вторым входным выводом, а базы - к первым выводам соответствующих базовых резисторов, содержащий два вспомогательных транзистора, эмиттеры которых соответственно соединены с первыми выводами соответствующих диодов с направлением проводимости, соответствующим направлению проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода вспомогательного транзистора, отличающийся тем, что в него введены третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой силовые транзисторы, силовые выводы которых соответственно соединены, причем нечетных силовых транзисторов с соответствующими силовыми выводами первого силового транзистора и четных - с соответствующими силовыми выводами второго силового транзистора, а базы - с первыми выводами соответствующих базовых резисторов, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой вспомогательный транзисторы, эмиттеры которых соответственно соединены с выводами соответствующих диодов с направлением проводимости, соответствующим направлению проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода вспомогательного транзистора, базы - с первыми выводами соответствующих вспомогательных базовых резисторов, а коллекторы и вторые выводы диодов соответственно - с базами соответствующих силовых транзисторов, эмиттеры вспомогательных транзисторов подключены к первому входному выводу, первый мультивибратор, выполненный на двух переключающихся транзисторах первой пары, коллекторы которых через соответствующие коллекторные резисторы первой пары подключены к выводу питания первого мультивибратора, базы - к средним выводам соответствующих RC-цепочек первой пары, соединенных резисторными выводами с выводом питания первого мультивибратора и емкостными соответственно с коллекторами других переключающихся транзисторов первой пары, а эмиттеры - к общему выводу первого мультивибратора, соединенному с первым входным выводом, четыре транзисторных ключа, входы которых попарно объединены, причем вход первого транзисторного ключа с входом третьего, а вход второго - с входом четвертого и отдельно подключены к крайним выводам вторичной обмотки трансформатора возбуждения, выводы управления попарно объединены, соответственно первого и второго, третьего и четвертого транзисторных ключей и отдельно подключены через токозадающие резисторы первой пары к коллекторам переключающихся транзисторов первой пары, а выходы подключены отдельно к первым выводам дополнительных диодов с направлением проводимости, соответствующим направлению обратной проводимости последовательно подключенного коллектор-эмиттерного перехода транзисторного ключа, причем вторые выводы дополнительных диодов соединены с первым входным выводом, второй мультивибратор, выполненный на двух переключающихся транзисторах второй пары, коллекторы которых через соответствующие коллекторные резисторы второй пары подключены к выводу питания второго мультивибратора, базы - к средним выводам соответствующих RC-цепочек второй пары, соединенных резисторными выводами с выводом питания второго мультивибратора и емкостными соответственно с коллекторами других переключающихся транзисторов второй пары, а эмиттеры - к общему выводу второго мультивибратора, соединенному с первым входным выводом, восемь распределительных транзисторных ключей, входы которых попарно объединены, причем вход первого распределительного ключа с входом пятого, вход второго - с входом шестого, вход третьего - с входом седьмого и вход четвертого - с входом восьмого и подключены соответственно к выходам соответствующих транзисторных ключей, выводы управления соответственно первой четверки и последующей четверки распределительных транзисторных ключей объединены и отдельно подключены через токозадающие резисторы второй пары к коллекторам переключающихся транзисторов второй пары, а выходы подключены к вторым выводам соответствующих базовых резисторов и одновременно выход первого распределительного транзисторного ключа - к второму выводу второго вспомогательного базового резистора, выход второго - к второму выводу первого вспомогательного базового резистора, выход третьего - к второму выводу четвертого вспомогательного базового резистора, выход четвертого - к второму выводу третьего вспомогательного базового резистора, выход пятого - к второму выводу шестого вспомогательного базового резистора, выход шестого - к второму выводу пятого вспомогательного базового резистора, выход седьмого - к второму выводу восьмого вспомогательного базового резистора и выход восьмого - к второму выводу седьмого вспомогательного базового резистора, крайние выводы вторичной обмотки трансформатора возбуждения через выпрямительные диоды объединены и подключены к выводам питания мультивибраторов и к одной обкладке сглаживающего конденсатора, другая обкладка которого соединена с первым входным выводом, два синхронизирующих элемента, первый из которых состоит из двух синхронизирующих диодов первой пары и двух дифференцирующих RC-цепочек первой пары, емкостные выводы которых объединены и подключены к одному из крайних выводов вторичной обмотки трансформатора возбуждения, средние выводы через синхронизирующие диоды первой пары с направлением проводимости, соответствующим направлению обратной проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода соответствующего переключающегося транзистора первой пары, подключены к базам, а резистивные выводы - к коллекторам соответствующих переключающихся транзисторов первой пары, второй - из двух синхронизирующих диодов второй пары и двух дифференцирующих RC-цепочек второй пары, емкостные выводы которых объединены и подключены к одному из коллекторов переключающихся транзисторов первой пары, средние выводы через синхронизирующие диоды второй пары с направлением проводимости, соответствующим направлению обратной проводимости последовательно подключенного базоэмиттерного перехода соответствующего переключающегося транзистора второй пары, подключены к базам, а резистивные выводы - к коллекторам соответствующих переключающихся транзисторов второй пары.