Преобразователь постоянного напряжения в постоянное с умножением напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02M3/07 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения - повышение надежности путем устранения сквозных токов управляемых ключей и увеличение коэффициента умножения.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит входные выводы 1 для подключения источника постоянного тока с напряжением Е, два управляемых ключа 2 и 3, выполненных в виде двух транзисторов разной проводимости, коммутирующий трансформатор 4 с коллекторными обмотками 5, 6 и базовыми обмотками 7 и 8, зарядный конденсатор 9, зарядный диод 10, разрядный диод 11, выходные выводы 12 преобразователя, второй зарядный конденсатор 13, второй зарядный диод 14, второй разрядный диод 15, накопительные конденсаторы 16 и 17. Параллельно входным выводам 1 преобразователя подключена коммутирующая цепь из соединенных транзисторов 2, 3 и коммутирующего трансформатора 4, управляющего этими транзисторами. Эмиттер транзистора 2 проводимости р-п-р типа подключен к положительному входному выводу преобразователя, а эмиттер транзистора 3 проводимости п-р-п подключен к отрицательному входному выводу преобразователя. Начало коллекторной обмотки 5 и конец базовой обмотки 7 коммутирующего трансформатора 4 подключены к эмиттеру транзистора 3. Начало коллекторной обмотки 6 и конец базовой обмотки 8 подключены к эмиттеру транзистора 2. Конец коллекторной обмотки 5 подключен к коллектору, а конец базовой обмотки 8 подключен к эмиттеру транзистора 2. Конец коллекторной обмотки 6 подключен к коллектору, а конец базовой обмотки 7 - к эмиттеру транзистора 3. Зарядный конденсатор 9 одной обкладкой через переход катод-анод зарядного диода 10 соединен с положительным входным выводом, а через переход анод-катод разрядного диода 11 соединен также этой обкладкой с положительным выходным выводом 12. Зарядный конденсатор 13 одной обкладкой через переход анод- катод зарядного диода 14 соединен с отрицательным входным выводом преобразователя, а через переход катод-анод разрядного диода 15 - с отрицательным выходом 12 преобразователя. Вторые обкладки зарядных конденсаторов 9 и 13 подключены соответственно к коллекторам транзисторов 2 и 3. Накопительный конденсатор 16 включен между положительными входным и выходным выводами, а накопительный конденсатор 17 - между отрицательными

входным и выходным выводами преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

При подключении к входу преобразователя источника питания с напряжением Е один из транзисторов, допустим транзистор 2, начинает приоткрываться и через коллекторную обмотку 5 начинает протекать ток. При этом напряжение, поступающее на базу транзистора 3 с обмотки 7 переключающего трансформатора 4, обеспечивает закрывание транзистора 3, а напряжение, поступающее на базу транзистора 2 с обмотки 8, обеспечивает полное открывание транзистора 2.

В результате,на обмотках 5 и 6 коммутирующего трансформатора 4 формируется напряжение с амплитудой Е (без учета падения напряжения на переходе эмиттер-коллектор транзистора 2). В момент насыщения магни- топровода сердечника коммутирующего

трансформатора 4 происходит изменение полярности напряжения на его обмотках на противоположную и транзистор 2 закрывается, а транзистор 3 открывается. За счет протекания тока через коллекторную обмотку 6 транзистора 4 при открытом состоянии транзистора 3 формируется другая полуволна прямоугольного переменного напряжения на обмотках коммутирующего трансформатора 4.

В течение времени, когда открыт транзистор 2, происходит заряд конденсатора 13 по цепи: плюсовой входной вывод, обмотка 6 коммутирующего трансформатора 4, конденсатор 13, зарядный диод 14, минусовый входной вывод. Конденсатор 13 заряжается до

напряжения 2Е, поскольку напряжение на обмотке 6 оказывается сложенным с напряжением источника питания Е. Аналогично до напряжения 2Е заряжается конденсатор 9 через обмотку 5 коммутирующего трансформатора 4 и зарядный диод 10 при открытом

состоянии транзистора 3. В это же время через открытый транзистор 3 и разрядный диод 15 происходит заряд накопительного конденсатора 17 от конденсатора 13 до напряжения 2Е (без учета падения напряжения на диоде 15 и открытом транзисторе 3). Аналогично при открытом состоянии транзистора 2 происходит заряд накопительного конденсатора 16 до напряжения 2Е через разрядный диод 11 от конденсатора 9.

На выходных выводах 2 формируется напряжение 5, равное сумме напряжений источника питания и напряжений на конденсаторах 16 и 17, равных 2Е. Следовательно, в предлагаемом преобразователе обеспечивается умножение входного напряжения в пять раз, а в прототипе - только в три раза при том же количестве силовых эледментов. «Сквозные токи управляемых ключей (транзисторов 2 и 3) ограничива

ются индуктивностью коллекторных обмоток 5 и 6 переключающего трансформатора 4, причем управление базовыми цепями транзисторов 2 и 3 от обмоток 8 и 7 переключающего трансформатора 4 обеспечивает автоматическую защиту (выключение) транзисторов 2 и 3 при перегрузке и коротком замыкании выхода 12, что повышает надежность преобразователя. Уверенный запуск преобразователя в условиях низких температур может быть осуществлен кратковременным соединением базы и коллектора одного из транзисторов (2 или 3) через токоограничивающее сопротивление (не показано). Мощность переключающего трансформатора определяется мощностью, необ- ходимой для управления базовыми цепями трансформаторов 2 и 3 и мощностью, необходимой для дозаряда конденсаторов 9 и 13 до напряжения 2Я, и практически не пре- выщает одной трети мощности нагрузки преобразователя. Поскольку вольтодобавоч- ное напряжение для зарядных конденсаторов 9 и 13 снимается непосредственно с коллекторных обмоток коммутирующего трансформатора 4, в сравнении с аналогичными трансформаторными преобразователями на- пряжения требуемая габаритная мощность переключающего трансформатора преобразователя гораздо меньше, следовательно предлагаемый преобразователь характеризуется лучшими массогабаритными характеристиками.

0

0

Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в постоянное с умножением напряжения, содержащий коммутирующею цепь из управляемых ключей, подключенную к входным выводам преобразователя, два зарядных конденсатора, каждый из которых подключен одной обкладкой через зарядный диод к соответствующему входному выводу, и через разрядный диод - к одноименному выходному выводу преобразователя, и два накопительных конденсатора, каждый из которых включен между одноименными входными и выходными выводами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью по- выщения надежности путем устранения сквозных токов управляемых ключей и увеличения коэффициента умножения, коммутирующая цепь из управляемых ключей выполнена в виде двух транзисторов разной проводимости, подключенных эмиттерами к входным выводам, и коммутирующего трансформатора с двумя коллекторными и двумя базовыми обмотками, причем коллекторные обмотки коммутирующего трансформатора подключены началами к разноименным входным выводам, концами - к соответствующим вторым обкладкам зарядных конденсаторов и ко.члекторам транзисторов коммутирующей цепи, а базовые обмотки подключены началами к базам и концами - к эмиттерам соответствующих транзисторов коммутирующей цепи.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве источника постоянного напряж ения с повышенным выходным напряжением. Цель изобретения - повышение надежности и увеличение коэффициента умножения. Устройство содержит коммутирующую цепь из управляемых ключей, зарядные конденсаторы 9, 13, зарядные диоды 10, 14, разрядные диоды 11, 15 и накопительные конденсаторы 16, 17. Коммутируюш.ая цепь из управляемых ключей выполнена в виде транзисторов 2, 3 разной проводимости, подключенных эмиттерами к входным выводам 1, и коммутируюш,его трансформатора (КТ) 4. Коллекторные обмотки 5, 6 КТ 4 подключены началами к разноименным входным выводам, а концами - к соответствуюш,им обкладкам зарядных конденсаторов 9, 13 и к коллекторам транзисторов 2, 3. Другие обкладки конденсаторов 9, 13 через соответствующие зарядные диоды 10, 14 соединены с входными выводами 1. Базовые обмотки 7, 8 КТ 4 подключены началами к базам, а концами - к эмиттерам соответствующих транзисторов 2, 3. За счет указанного выполнения коммутирующей цепи исключается цепь сквозного тока от источника питания. При этом обеспечивается сложение входного напряжения с напряжением на коллекторной обмотке КТ 4 для заряда соответствующего зарядного конденсатора, в результате чего увеличивается выходное напряжение. Этим достигается поставленная цель. 1 ил. t а С ; IN: ее ОС ос nse