Двухтактный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1986 года по МПК H02M3/337 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах питания аппаратуры автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения .- повьппение надежности и КПД путем исключения сквозных токов.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу

Двухтактный преобразователь постоянного напряжения содержит задающий каскад I с парафазным выходом и разделительным трансформатором, усилитель мощности 2 с трансформаторным выходом, первый управляемый ключ 3, второй управляемый ключ 4, первую интегрирующую цепочку 5, вторую интегрирующую цепочку 6,R5 -триггер 7, первый элемент ИЛИ-НЕ 8, второй элемент ИЛИ-НЕ 9, ограничительный резистор 10 первого ключа, ограничительный резистор 11 второго ключа.

Задающий каскад 1 с парафазным выходом и разделительным трансформатором состоит из генератора 12 импульсов Ир -триггера 13, между прямым и инверсным выходами которого через разделительный конденсатор 14 включена первичная обмотка .транс- форматгра 15. Усилитель мощности 2 с трансформаторным выходом состоит из первого силового транзистора 16, второго силового транзистора I 7 и выходного трансформатора 18 с диодным выпрямителем.

Выход задаклцего каскада 1 подключен к управляющим переходам силовых транзисторов 16 и 17 усилителя мощности, которые зашунтироваиы управляемьми ключами 3 и 4, входами подключенными к выходам коничес.ких элементов ИЛИ-НЕ 8 и 9, причем первые входы последних подключены к парафазным выходам задающего каскада 1 и входам интегрирующих цепей 5 и 6, выходы которых подключены к S-и R-входам R5 -триггера 7. Выходы триггера подключены к вторым входам логических элементов ИЛИ-НЕ.

Двухтактный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом. .

Генератор 12 импульсов вырабатывает несимметричные управляющие импульсы прямоугольной формы (и, фиг.2), поступающие на счетный

5

0

5

0

5

0

вход D -триггера 13, работающего в Iрежиме делителя частоты. На прямом выходе D-триггера 13 возникают симметричные прямоугольные импульсы (.Uj, Фиг.2) со скважностью, равной двум, на инверсном выходе D -тригге- ра I3 - симметричные прямоугольные импульсы (и,фиг.2) со скважностью, также равной двум. Таким образом, прямой и инверсный выходы D -триггера 13 образуют диагональ моста, в . которую через разделительный конденсатор 14 включена первичная обмотка трансформатора 15. Частота переключения D -триггера 13 выбирается из условия работы трансформатора 15 в ненасыщенном режиме.

На вторичной обмотке трансформатора 15 вырабатывается двухполярное напрягкения, прикладьшаемое через ограничительные резисторы между базой и эмиттером ctmoBbix транзисторов 16 и I7 усилителя мощности 2. Коэффициент трансформации трансформатора 15 меньше единицы и выбирается из условия надежного запирания СИ.ПОВЫХ транзисторов 16 и 17 в интервале температур и предельно допустимого напряжения эмиттер-база. Благодаря понижающему трансформатору

15 мощность, потребляемая от источника питания на управление силовыми

транзисторами, в несколько раз меньше, чем в схемах, в которых силовые транзисторы подключены непосредственно к выходам логических элементов. На выходе интегрирующей цепочки 5 изменяется напряжение по экспоненциальному закону (и , фиг.2) и при достижении порогового значения на S-входе RS -триггера 7 на прямом

5

0

выходе последнего устанавливается 1, на инверсном выходе - О,

уровень уровень

На выходе интегрирующей цепочки 6 напряжение изменяется по экспоненциальному закону согласно осциллограмме и (фиг.2) и при достижении порогового значения на R -входе KS -триггера 7 на прямом выходе последнего устанавливается уровень О,

на инверсном выходе - уровень Благодаря наличию интегрирующих

цепочек 5 и 6 уровни 1 и О

на прямом и RS-триггера 7 с .задержкой 7, --г венно по отношению III II „ ПА

1,11 JJ „Q,

на

инверсном выходах устанавливаются и 1 соответстк уровням прямом и инверсном

3 1251254

выходах D-триггера 13 (см.осциллограммы UT по отношению к ос- цилограммам U

и Uj , фиг. 2) . Вреена задержек Т, иТ определяются остоянньми времени интегрируквд х цепочек 5 и 6 и выбираются из условия перекрытия времени рассасьшания неосновных носителей в базах силовых транзисторов 16 и 17. В результате ействия на входах первого логичесого элемента ИЛИ-НЕ 8 н спряжений 1/2 и и. на его выходе вырабатываютя импульсы Ug (фиг.2), открывающие а время 7 управляемый ключ 3 сиового транзистора 16. В результате ействия на входах второго логического элемента ИЛИ-НЕ 9 напряжений j и L/g на его выходе вырабатываютя импульсы и (фиг.2), открывающие а время 1 управляемый ключ 4 сиового транзистора 17. В течение ремени открытого состояния управяемого ключа базовый ток соответ- твующего силового транзистора равен

J - Цу -и. Jk RS

де и - напряжение на вторичной обмотке трансформатора 15;

ITj5 напряжение между эмиттером и базой открытого силового транзистора;

Rg - сопротивление резистора в цепи базы силового транзистора;

R - сопротивление ограни .чительного резистора в коллекторе управляемого ключа.

Выбором номинала резистора R можно ограничить бросок коллекторного тока на требуемом уровне (например, на уровне рабочего тока нагрузки, см.осциллограммы Ц иЦз иг. 2) .

Таким образом, силовые транзисторы усилителя мощности в течение времете ко зн

5 вы вы ве вы

10 че ми мо ет ци

15 в вы пр

20

Ф

то за

25 да ро че ля ро

30 то кл чт КП в

- ри эл ра ди вх

ин че RS к пр

. с вы чи ле тр

мени рассасывания неосновных носителей имеют ограниченный бросок коллекторного тока, не превьтаюций значения тока нагрузки.

Предлагаемое устройство не имеет выбросов коллекторного напряжения и выбросов сквозных токов, что существенным образом уменьшает пульсации выходного напряжения. За счет ограничения сквозного тока и сохранения минимального времени переключения мощность динамических потерь уменьшается и КПД возрастает. Срыв генерации задающего генератора, сбои

в работе D-триггера не приводят к выходу из строя силовых транзисторов преобразователя.

Формула изобретения

20

Двухтактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий каскад с парафазными выходами и разделительным трансформатором, вторичные обмотки которого через резисторы подключены к управ- лякйцим переходам силовых транзисторов усилителя мощности с трансформаторным выходом, и два управляемых ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД путем исключення сквозных токов, в преобразователь Введены две ннтегрирующие цепочки,RS-TpHrrep и два элемента ИЛИ-НЕ, прн этом каяздый па- рафазный выход задающего каскада соединен соответственно с одннм из входов элемента ИЛИ-НЕ н входом

интегрирукяцей цепочки, выходы цепочек соединены с S- и R-входами RS-трнггера, выходами подключенного к другим входам элементов ИПИ-НЕ, причем выходы последних соединены

с входами управляемых ключей, снло- вые переходы которых через ограничительные резисторы подключены параллельно управляющим переходам снловых транзисторов.

Изобретение относится к электронике и используется во вторичных источниках питания. и.ель изобретения повьшение надежности и КПД путем исключения сквозных токов. Преобразователь содержит задающий каскад 1 с трансформатором, усилитель мощности 2 с трансформаторным выходом, управляемые ключи 3 и 4. В него введены две интегрирующие цепи очки 5 и 6,RS -триггер 7, злементы ИЛИ-НЕ 8 и 9, ограничительные резисторы 10 и I1. Благодаря наличию интегрирующих цепочек 5 и 6 сигналы на выходе RS-триггера 7 устанавлива-, ются с задержкой по отношению к сигналам с выводов триггера 13. Времена задержек определяются из условия перекрытия времени рассасывания не- основных носителей в базах транзисторов 16 и 17. 2 шт. to СП N9 сл