Однотактный преобразователь напряжения Советский патент 1987 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания для преобразования и регулирования (стабилизации) постоянного напряжения.

Цель изобретения - повышение надежности путем улучшения запирания силового транзистора.

На чертеже приведена схема преобразователя напряжения.

Преобразователь напряжения содержит силовой транзистор 1 с демпфируюпдей цепью 2, подключенной параллельно его силовым электродам. В коллекторную цепь транзистора 1 включена первичная обмотка

тора высокий потенциал, идет базовый ток, определяемый сопротивлением третьего резистора 15. Поскольку коллекторный ток силового транзистора отсутствует, энергия, накопленная ранее в индуктивности первич- ной обмотки силового трансформатора цепи нагрузки 4, отдается на выход и под- заряд фильтрующего конденсатора. Так как включающий транзистор 8 заперт, запирающий конденсатор 10 заряжен от источника 10 питания полярностью, показанной на схеме.

При поступлении положительного импульса на вход ивкл открывается включающий транзистор 8. Заряженный запирающий конденсатор разряжается отрицаWK трансформатора 3 тока и нагрузка 4. тельным напряжением на базоэмиттерный

Для примера демпфирующая цепь 2 изображена в виде резистивно-емкостной цепочки, а нагрузка 4 - в виде выходной цепи одноконтактного преобразователя с обпереход шунтирующего транзистора 13 и вызывает его форсированное запирание. Коллекторным током включающего транзистора 8, сформированным включающим

ратным включением диода. Выключающая20 резистором 9, открывается силовой транзисобмотка трансформатора 3 тока через вы-тор 1 и уменьшается потенциал на его

ключающий диод 5 началом соединена сколлекторе. Это вызывает прекращение тока

коллектором выключаюшего транзистора 6, ачерез третий резистор 15 и последующее

концом - с базой силового транзистора 1. Начало включающей обмотки того же транспостоянное (в пределах этого такта работы преобразователя) запертое состояние щунти30

зистора 1 приводит в действие положительную обратную связь коллекторной и включающей обмоток трансформатора 3 тока. При наличии положительного импульса тока достаточной амплитуды на входе UBM силовой транзистор 1 остается открытым и насыщенным.

форматора через включающий диод 7 под- 25 рующего транзистора 13. Открывание тран- ключено к коллектору включающего транзистора 8, через включающий резистор 9 - к первому тштающему входному выводу преобразователя + Е„ и через запирающий конденсатор 10 - к аноду зарядного дио- ла 11 и к первому выводу второго резистора 12. Катод зарядного диода 11 соединен с эмиттерами выключающего 6, шунтирующего 13, силового 1 транзисторов и с первым выводом первого резистора 14. База шунтирующего транзистора 13 подключена к точке соединения первого 14 и второго 12 резисторов и через третий резистор 15 - к коллектору силового транзистора 1. Эмиттер включающего транзистора 8 соединен с коллектором транзистора

тора 1. Базы включающего 8 и выключающего 6 транзисторов являются входами противофазных импульсов управления ивкл и ивыкл соответственно. Между началом включаюш,ей обмотки WBO и эмиттером

По прошествии определенного времени появляется положительный импульс на входе ивыкл и исчезает импульс на входе UBK.I. Это вызывает запирание включающего транзистора 8 и, как следствие, заряд запирающего конденсатора 10 от источника питания через элементы 9 и И. Падение напряжения на зарядном диоде 11 недос13 и с базой силового транзис- 40 таточно, чтобы через делитель напряжения,

состоящий из резисторов 12 и 14 (параллельно ему 15) открылся шунтирующий транзистор 13.

По открытому транзистору 6 в базу силового транзистора 1 идет обратный ток, силового транзистора 1 включена цепь 16, 4i осуществляющий рассасывание избыточных

предназначенная для размагничивания сердечника трансформатора 3 тока.

Преобразователь напряжения работает следующим образом.

носителей в его структуре.

Этот ток является обратным по отношению к ранее существовавшему прямому базовому току вследствие соответствующего

В исходном состоянии при запертом си- включения (обратного) обмоток включения

ловом транзисторе 1 включающий транзистор 8 заперт, так как на входе UBK.I отсутствует положительный импульс. Выключающий транзистор 6 может быть как закрыт, так и открыт - в зависимости от наличия положительного импульса на входе ивыкл. На исходное состояние схемы это не влияет. Шунтирующий транзистор 13 открыт, так как на коллекторе силового транзиси выключения, трансформатора 3 тока. Если импульс на входе Увыкл продолжается, то идет процесс рассасывания носителей. Обратный ток существует все время, пока существует ток коллектора силового 55 транзистора.

После окончания процесса рассасывания начинается формирование фронта коллекторного напряжения силового транзистора 1.

тора высокий потенциал, идет базовый ток, определяемый сопротивлением третьего резистора 15. Поскольку коллекторный ток силового транзистора отсутствует, энергия, накопленная ранее в индуктивности первич- ной обмотки силового трансформатора цепи нагрузки 4, отдается на выход и под- заряд фильтрующего конденсатора. Так как включающий транзистор 8 заперт, запирающий конденсатор 10 заряжен от источника 0 питания полярностью, показанной на схеме.

При поступлении положительного импульса на вход ивкл открывается включающий транзистор 8. Заряженный запирающий конденсатор разряжается отрица тельным напряжением на базоэмиттерный

тельным напряжением на базоэмиттерный

переход шунтирующего транзистора 13 и вызывает его форсированное запирание. Коллекторным током включающего транзистора 8, сформированным включающим

через третий резистор 15 и последующее

постоянное (в пределах этого такта работы преобразователя) запертое состояние щунти

зистора 1 приводит в действие положительную обратную связь коллекторной и включающей обмоток трансформатора 3 тока. При наличии положительного импульса тока достаточной амплитуды на входе UBM силовой транзистор 1 остается открытым и насыщенным.

рующего транзистора 13. Открывание тран-

носителей в его структуре.

Этот ток является обратным по отношению к ранее существовавшему прямому базовому току вследствие соответствующего

включения (обратного) обмоток включения

включения (обратного) обмоток включения

и выключения, трансформатора 3 тока. Если импульс на входе Увыкл продолжается, то идет процесс рассасывания носителей. Обратный ток существует все время, пока существует ток коллектора силового 55 транзистора.

После окончания процесса рассасывания начинается формирование фронта коллекторного напряжения силового транзистора 1.

Последний начинает запираться, уменьшается его коллекторный ток, а значит должен уменьшаться и обратный ток его базы. Однако уменьшение обратного тока базы происходит с некоторым отставанием за счет заряда конденсатора демпфирующей цепочки 2, имеюш.ейся в различных типах преобразователей. После заряда этого конденсатора и полного запирания силового транзистора ток выключающей обмотки WBUKJ. трансформатора 3 тока прекращается.

Одновременно с этим высоким потенциалом коллектора транзистора 1 открывается шунтирующий транзистор 13 и схема приходит в исходное состояние.

Далее процессы повторяются аналогично.

Таким образом, при воздействии на базу силового транзистора 1 импульсов прямого и обратного токов шунтирующий транзистор 13 всегда заперт и не влияет на процессы открывания и запирания транзистора 1. После полного запирания транзистора 1 и до момента времени появления импульса на входе Увкл шунтирующий транзистор 13 открыт и шунтирует вход силового транзистора 1 от обратных токов его базоколлекторного перехода.

Следовательно, в моменты запертого состояния силового транзистора 1 обеспечивается малое сопротивление внешнего резистора в цепи его базы. Этим уменьшается вероятность его самооткрывания при высоких температурах окружающей среды, вызывающих увеличение обратного тока базоколлекторного перехода, чем повышается надежность работы преобразователя при высоких рабочих напряжениях.

0

Формула изобретения

Однотактный преобразователь напряжения, содержащий силовой транзистор с включенными в его коллекторную цепь первичной обмоткой трансформатора тока, в котором имеются включающая и выключающая обмотки, причем начало включающей тэбмот- ки через включающий диод соединено с коллектором включающего транзистора и через включающий резистор - с первым питающим входным выводом, начало выключающей обмотки через выключающий диод соединено с коллектором выключающего транзистора, эмиттер которого подключен к эмиттеру силового транзистора, к второму питающему входному выводу и к концу включающей обмотки, а конец выключающей обмотки соединен с базой силового транзистора и эмиттером включающего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем улучшения запирания силового транзистора, введены шунтирующий транзистор, три резистора, запирающий конденсатор и зарядный диод, первым выводом соединенный с эмиттером силового и шунтирующего транзисторов и первым выводом первого резистора, а вторым выводом - с первым выводом второго резистора и через запирающий конденсатор - с коллектором включающего транзистора, эмиттерсм подключенного к 0 коллектору шунтирующего транзистора, база которого соединена с вторыми выводами первого и второго резисторов, и через третий резистор - с коллектором силового транзистора.

0

5

Изобретение относится к электротехнике и М. б. использовано в системах- вторичного электропитания для преобразования и регулирования постоянного напряжения. Цель - повышение надежности путем улучшения запирания силового транзистора. Устр-во содержит силовой транзистор I, зашунтированный демпфируюш,ей цепью 2. В коллекторную цепь силового транзистора I включен трансформатор тока 3. Выключающая обмотка трансформатора тока 3 соединяет базу силового транзистора 1 с входным выводом через выключающий транзистор 6. Включающая обмотка соединена через включающий диод 7, запирающий конденсатор 10 и зарядный диод 11 с упомянутым входным выводом. Шунтирующий транзистор 13, замыкающий базоэмиттерный переход силового транзистора 1 в моменты его запирания, резко уменьшает величину сопротивления цепи базы. Трансформатор тока 3 осуществляет положительную обратную связь токов коллектора и базы силового транзистора 1. 1 ил. (Л со со OD го