Транзисторный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК H02M7/537 

1 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания устройств радиотехники, автомати ки и вычислительной техники. Известны транзисторные преобразователи постоянного напряжения, содер жащие выходной трансформатор с базовыми обмотками, положительной обратной связи, подключенными к управляющим переходам силовых транзисторов через резисторы, генератор импульсов выход которого подключен через соответствующие цепочки из последователь IHO соединенных диода, резистора и конденсатора к базам силовых транзисторов Cll и Г21. Недостаток указанных устройств заключается в трудности первичного и повторного запуска при включении и после снятия перегрузок и короткого замыкания в выходных цепях преобразователя. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является транзисторный преобразователь постоянного напряжения, содержащий выходной трансформатор с базовыми обмотка ми положительной обратной связи, подключенными к управляющим перехо дам силовых транзисторов через резис торы, выпрямитель, включенньш между базовыми обмотками и первым входом элемента, второй вход которого подключен к первому выходу генератора импульсов, а выход элемента запрета к входу усилителя, вход питания которого подключен к входным вьшодам две цепочки из последовательно соединенных диода, резистора и конденсатора, диоды которых подключены к соответствующим резисторам цепочек катодами З. Однако для известного устройства необходим дополнительный источник отрицательной, полярности относительно-нулевого провода для питания усилителей, формирующих запирающее силовые транзисторы импульсы синхронизации. Недостатком является также подача отпираюпщх импульсов во время запуска либо при автоматическом повторном включении после снятия перегрузки только на вход одного из-СИЛОВЫХ транзисторов преобразователя, чтозатрудняет его запуск в случаях: использования магнитопровода трансформатора с относительно пря 452 моугольной петлей гистерезиса, когда в момент запуска рабочая точка на петле перемагничивания находится близко к индукции насыщения, а запускающий импульс отпирает транзистор, смещающий рабочую точку по петле перемагничивания в сторону увеличения магнитной индукции, что ведет к насыщению магнитопровода, исчезновению положительной обратной связи, поддерживающий силовой транзистор в насьпценном состоянии после снятия отпирающего импульса; когда нагрузкой преобразователя является выпрямитель с емкостным фильтром, т.е. когда преобразователь выходит на установившийся режим работы только через несколько периодов переключения силовых транзисторов, которые в этот интервал времени перегружены током заряда емкостного фильтра. Кроме того, недостатком известного устройства являются относительно большие потери в (R-С-D цепочках), осуществляющих управление элементами запрета величиной напряжения на конденсаторах этих цепочек, так как конденсаторы цепочек заряжается от относительно высоковольтных цепей (коллекторов силовых трансформаторов) через резисторы, а затем производится их полный разряд также через резисторы, и только часть энергии, накопленной в конденсаторах, используется для управления. Цель изобретения - улучшение запуска транзисторного преобразователя при первичном и повторных автоматических включениях после снятия перегрузок и короткого замыкания. Поставленная цель достигается тем, что в транзисторный преобразо- . ватель постоянного напряжения, содержащий выходной трансформатор с базовыми обмотками положительной обратной связи, подключенными к управляющим переходам силовых транзисторов через резисторы, вьшрямитель, включенный между базовыми обмотками и первым входом элемента запрета, второй вход которого подключен к первому входу генератора импульсов, а выход элемента запрета - к входу усилителя, вход питания которого подключен к входным вьшодам, две цепочки из последовательно соединенных диода, резистора и конденсатора , диоды которых подключены к соответствующим резисто3рам цепочек катодами, введены два дополнительных транзистора, шунтированных обратными диодами, базы допол нительных транзисторов подключены соответственно к второму и третьеку выходам генератора импульсов, а коллекторы соответственно подключены к точкам соединения конденсаторов и резисторов двух указанных цепочек, при этом аноды диодов двух цепочек соединены с выходом усилителя, а другие вьшоды конденсаторов двух цепочек подключены к базам силовых транзисторов. На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг.2 ,диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит выходной трансформатор 1 с базовыми обмотками 2 и 3 положительной обратной связи, подключенными к входам транзисторов 4 и 5 через резисторы 6 и 7, выпрямитель 8, включенный между базо выми обмотками 2 и 3 и одним из входов элемента 9 запрета, второй вход которого подключен к генератору 10 импульсов, а выход элемента 9 запрета подключен к входу усилителя 1 две цепочки 12 и 13, одна из которых состоит из последовательно соединенных диода 14, резистора 15 и кон.денсатора 16, а другая - из диода 17 резистора 18 и конденсатора 19, два дополнительных транзистора 20 и 21, шунтированные диодами 22 и 23, при этом базы дополнительных транзисторо подключены к генератору 10 импульсов коллектор транзистора 20 подключен к точке соединения резистора 15 и конденсатора 16 цепочки 12, а коллек тор транзистора 21 - к точке соеди-. нения резистора 18 и конденсатора 19 цепочки 13, аноды диодов 14 и 17 подключены к выходу усилителя 11, а другие вьшоды конденсаторов 16 и 19 подключены к базам транзисторов 4 и 5. Кроме того, элемент запрета 9 содержит конденсатор 24 временной задержки. Устройство работает следующим образом. Генератор 10 импульсов формирует короткие однополярные импульсы напря жения,и , Uj , Uj (фиг.2), причем импульсы и и и сдвинуты один относительно другого на 180 эл.град., а частота импульсов U в два раза вьппе частоты импульсов Uj и Ui . 45 . 4 . В исходном состоянии до момента времени i, силовые транзисторы 4 и 5 закрыты, конденсаторы 16 и 19 цепочек 12 и 13 и конденсатор 24 разряжены. В момент времени i импульсом напряжения и через элемент 9 залрета отпирается транзистор 11 усилителя, а импульсом напряжения U отпирается транзистор 21 В результате чего в интервале времени действия импульсов напряжения на базу силового транзистора 5 поступает отпирающее напряжение Ни от первичного источника Е через усилитель 11 и :,цепочку 12, подзаряжая конденсатор 16. На силовой транзистор 4 отпирающий импульс напряжения и у не поступает, так как его база эмиттерный переход шунтируется открытым транзистором 21 через конденсатор 19 цепочки 13. После снятия импульсов напряжения транзистор 5 остается в открытом состоянии до конца полупериода под действием появившегося напряжения на базовой обмотке 2 положительной обратной связи. Если после исчезновения тактовых 1-шпульсов и и U в момент времени tj силовой транзистор 5 закрывается в результате насыщения магнитопровода силового трансформатора 1 либо перегрузки зарядным током емкостного фильтра, то в момент 1 с поступлением импульсов напряжения U и U отпирающий импульс напряжения Uy поступает от усилителя 11 через цепочку 13 уже на базе силового транзистора 4 , а управляющий переход силового транзистора 5 зашунтирован открытым транзистором 20 через конденсатор 16. В результате последовательнопопеременной подачи отпирающих импульсов напряжения на базы силовых транзисторов 4 и 5.преобразователь начинает устойчиво работать в режиме автоколебаний, т.е. после снятия отпирающего импульса силовые транзисторы остаются открытыми до конца полупериода за счет ЭДС базовых обмоток 2 и 3 положительной обратной связи. Ковденсаторы 16, 19 и 24 заряжаются полярностью, указанной на фиг.1, при этом напряжения L/ , и на конденсаторах 16 и 19 не превышают напряжения на обмотках 2 и 3 трансформатора 1. Начиная с момента времени t, наряжение U(. на конденсаторе 24 достигает значения, достаточного для запирания транзистора элемента 9 запрета, прекращая подачу отпирающих импульсов напряжения на транзистор усилителя 11. Таким образом, схема запус ка преобразователя отключается и в дальнейшем работает только схема си нхро низ ации.

В момент времени t., когда открыт силовой транзистор 4, с приходом импульса.напряжения Uj отпирается транзистор 21 и к база -эмиттерном переходу транзистора 4 прикладывается запирающее напряжение конденсатора 19. В процессе рассасьшания неосновных носителей -из базы транзистора 4 идет . конденсатора 19. После запирания транзистора 4 под действием ЭДС самоиндукции происходит изменение полярности напряжения на обмотках трансформатора 1, вследствие чего включается транзистор 5 и происходит подзаряд конденсатора 19 через резистор 7 и диод 23. К управляющему переходу закрытого транзистора 4 приложено напряжение с «обмотки 3 за вычетом падения напряжения на резисторе 7.

На интервале проводимости транзистора 5 напряжение на конденсаторе 16 остается .неизменным, так как он отключен от обмотки 2 диодом 22 и закрытым транзистором 20.

В начале следующего полупериода импульсом напряжения открывается транзистор 20 и к управляющему переходу открытого транзистора 5 прикладывается запирающее напряжение конденсатора 16. Далее процесс происходит аналогично предыдущему полупериоду.

в случае короткого замыкания либо подключения емкостной нагрузки происходит срьш автоколебаний. Напряжение на выходе выпрямителя 8 исчезает и Конденсатор 24 разряжается. В результате чего с генератора 10 через логический элемент 9 на усилитель 1.1 , начинают поступать отпирающие импульсы напряжения U , т.е. включается схма запуска, которая, аналогично рассмотренному при первоначальном включении преобразователя, подает поочередно на силовые транзисторы 4 и 5 короткие запускающие импульсы.

Вследствие малой длительности этих импульсов (до 1-2 мкс) ток чере силовые транзисторы 4 и 5 не превысит предельно допустимого значения даже при коротком замыкании на выход трансформатора 1. При снятии короткого замыкания (либо окончания процесса заряда подключенного конденсатора) преобразователь автоматически входит в режим автоколебаний и схема запуска отключается.

В отличие от известного в предлагаемом устройстве отпадает необходимость в дополнительном источнике отрицательной полярности относительно нулевого провода для формирования запирающих силовые транзисторы импульсов напряжения, так как Для этого используется напряжение Конденсаторов, заряженных от фазовых обмоток положительной обратной связи. Кроме того, обеспечен более надежный запус преобразователя и его автоматическое повторное включение после снятия перегрузки либо короткого замыкания подачей отпирающих импульсов попеременно на оба силовых транзистора, а также уменьшены потери в R-C-D цепочках, так как ойи работают только во время запуска преобразователя, а часть энергии конденсаторов, расходуемая в основном только на рассасывание неосновных носителей на базе силовых транзисторов, восполняется от низковольтных базовых обмоток через низкоомные базовые резисторы.

nraiTVT;

ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий выходной трансформатор с базовыми обмотками положительной обратной связи, подключенными к управляющим переходам силовых транзисторов через резисторы, вьтрямитель, включенный между базовыми обмотками и первым входом элемента запрета, второй вход которого подключен к первому входу генератора импульсов, а выход элемента запрета - к входу усилителя, вход питания которого подключен к входным выводам, две цепочки из последовательно соединенных диода, резистора и конденсатора, диоды которых подключены к соответствующим резисторам цепочек катодами, отличающийся тем, что, с целью улучшения запуска при первичном и повторных автоматических включениях после снятия перегрузок и короткого замыкаМия в выходных цепях преобразователя, введены два дополнительных транзистора, шунтированных обратными диодами, базы дополнительных транзисторов подключены соответственно к второму и третьему выходам генератора импульсов, а коллекторы соответственно подключены к точкам соединения конденсаторов и резисторов двух указанных цепочек, при этом аноды диодов двух цепочек соединены с выходом усилителя, а другие выводы конденсаторов двух цепочек подключены к базам силовых транзисторов.

t.

1 П

Чс О

у о

Ifl

I

П П П П П П

1 П П

111

i

1 0