Ключевой каскад с разделенной индуктивной нагрузкой Советский патент 1984 года по МПК H02M1/00 G05F1/56 

11 изобретение относится к преобразо вательной технике и может быть испол зовано в выходных каскадах конверторов или импульсных стабилизаторов на пряжения . Известен однотактный управляемый каскад импульсного преобразователя напряжения, содержащий выходной тран сформатор, первичная обмотка которог включена между шиной питания и коллектором управляемого от узла управления транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине fl 3 Недостатками такого преобразователя являются значительные динамические потери в транзисторе, снижа ющие КПД, и низкая надежность каскада, особенно при высоковольтном источнике питания. Наиболее близок к изобретению по технической сущности ключевой каскад с разделенной индуктивной нагруз кой, содержавший выходной трансформатор, один из выводов первой входной обмотки которйго соединен с первой шиной питания, регулирующий транзистор с блоком управления, две цепочки из последовательно соединенных конде сатора и диода, причем вывод конденсатора первой цепочки соединен с пер вой шиной питания, а вывод конденсатора второй цепочки - с второй шиной питания С 2 3. Недостатком известного каскада является низк1}й КПД, так как конденсаторы, уменьшая амплитуду выброса на коллекторе, рассеивают накопленную энергию на гасящих резисторах. Целью изобретения является повышение КПД. Поставленная цель достигается тем что в ключевом каскаде с разделенной индуктивной нагрузкой, содержащем выходной трансформатор, регулирующий транзистор с блоком управления в цеп базы,два диода,первый и второй конденсаторы, первыми вьшодами подключе ные соответственно к первой и второй шинам питания, входная обмотка транс форматора содержит две секции, кажда из которых соединена в последовательную цепчоку с диодом, причем первая цепочка включена между коллектором транзистора и первой шиной питания, а вторая - между эмиттером и второй шиной питания, вторые выводы первого и второго конденсаторов подключены соответственно к эмиттеру и коллектору транзистора. 7 Кроме того, в одну из шин питания введен диод в прямом направлении. На фиг, 1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого каскада; на фиг, 2 - схема каскада с дополнительным диодом; на фиг.З временные диаграммы управляющего напряжения на входе транзистора (а), напряжения между коллектором и эмиттером транзистора (б) и тока, потребляемого каскадом без дополнительного диода (в) и каскадом с дополнительным диодом (г). Ключевой каскад содержит выходной трансформатор 1, входная обмотка которого содержит секции 2 и 3, подключенные соответственно к первой 4 и второй 5 шинам питания, вторые вьтоды секций 3 и 2 соединены в последовательные цепочки с диодами 6 и 7, конденсаторы 8 и 9, подключенные первыми выводами к шинам 4 и 5 соответственно, соединены вторыми выводами с эмиттером и коллектором транзистора 10, управляющим входом соединенного с блоком 11 управления, в одну из шин питания введен диод 12, диоды 6 и 7 цепочек подключены соответственно к эмиттеру и коллектору транзистора 10. Устройство работает следующим образом. В установившемся режиме, когда от блока 11 управления на вход транзистора 10 подается отпирающее напряжение, транзистор 10 открыт, по первичной обмотке трансформатора 1 через диоды 6 и 7 и выходные электроды транзистора 10 Течет ток. При этом суммарное напряжение на конденсаторах 8 и 9 равно напряжению источника питания и распределено между ними соответственно полным сопротивлениям секций 2 и 3 первичной обмотки, С приходом на вход запирающего напряжения (момент времени t на фиг,,3) транзистор 10 закрывается. С этого момента ток перераспределяется между транзистором 10 и конденсаторами 8 и 9 по цепям: шина 4 источника питания секция 2 - диод 7 - конденсатор 9 шина 5 источника питания и шина 4 источника питания - конденсатор 8 диод 6 - секция 3 - шина 5 источника питания. Если емкости конденсаторов 8 и 9 выбраны достаточно большими, чтобы время (tj - t) зарядка конденсаторов превышало время закрывания транзистора 10, то последний выключается при малых значениях коллекторцого тока, т.е. уменьшаются динамичес кие потери на выключение в транзисторе 10. После момента времени ty энергия от источника питания не потребляется, а энергия, запасенная в конденсаторах 8 и 9, значительна и суммарное напряжение на них превышает напряжение источника. Такое состояние сохраняется до появления на входе отпирающего напряжения (tj), когда транзистор 10 открывается и последовательно соединенные открытым транзистором 10 конденсаторы 8 и 9 разряжаются на источник питания, возвращая в источник избыточную энергию, запасенную во время формирования фронта. Далее цикл работы повторяется. При разрядке конденсаторов 8 и 9 на источник питания возможны токовые перегрузки транзистора 10 (фиг. За), для исключения которых в одну из щин питания включен дополнительный диод 12 (фиг, 2). Цикл работы каскада с дополнитель,ным диодом 12 тот же, кроме промежутка времени t- - t (фиг. Звиг), когда с включением транзистора 10 напряжение на катоде диода 12 превышает напряжение на его аноде и каскад отключается от источника питания. В этот промежуток времени конденсатор 8 разряжается через транзистор 10 и диод 7 на секцию 2 обмотки трансформатора, а конденсатор 9-- через транзистор 10 и диод 6 на секцию 3. В предлагаемом ключевом каскаде энергия, запасенная в конденсаторах, отдается в трансформатор, т.е. в нагрузку, что обеспечивает увеличение КПД (в известном устройстве эта энергия рассеивается на шунтируюшлх резисторах) , при этом сопротивление нагрузки и индуктивное сопротивление секций первичной обмотки выходного трансформатора препятствует возникновению токовых перегрузок транзистора.

1. КЛЮЧЕВОЙ КАСКАД С РАЗДЕЛЕННОЙ ИНДУКТИВНОЙ НАГРУЗКОЙ, содержащий выходной трансформатор, регулирующий транзистор с блоком управления в цепи базы, два диода, первый и конденсаторы, первыми выводами подключенные соответственно к первой П ; 5 }J «йа шогьйА и второй шинам питания, отличающийся тем, что, с целью повышения его КПД, входная обмотка трансформатора содержит две секции, каладая из которых соединена в последовательную цепочку с диодом, причем первая цепочка включена между коллектором транзистора и первой шиной питания, a вторая - между эмиттером и второй шиной питания, вторые выводы первого и второго конденсаторов подключены соответственно к эмиттеру и коллектору транзистора. 2. Каскад по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что в одну из пин питания включен диод в прямом направлении. W

+ f

fPi/e.2