Преобразователь напряжения В.Ю.солонина Советский патент 1988 года по МПК H02M7/538 G05F1/08 

(Л

оо

05 00

;о

СП

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания.

Цель изобретения - упрощение преобразователя.

На фиг. 1 показана схема преобразователя напряжения с транзисторами одинакового типа проводимости (т.е. только п - р - п или только р - п - р на фиг. 2 - то же, с транзисторами разного типа проводимости.

В исходном состояниии все конденсаторы разряжены. Подача входного постоянного напряжения между входными выводами 3 и 4 вызывает появление напряжения на выходе делителя, образованного резисторами 15 и 16. Это напряжение прикладывается к колебательному контуру 5. Во вторичной обПреобразователь напряжения (фиг. 1 содержит последовательно соединенные 15 мотке 14 наводится импульс ЭДС. Мощ- транзисторные ключи 1 и 2, подключен- ности этого импульса достаточно для ные к входному выводу 3 и общему выводу 4 преобразователя, последовательный колебательный контур 5, вы- полиенный на катушке 6 индуктивности и конденсаторе 7, сглаживающий конденсатор 8, включенный между выходными выводами 4 и 9 преобразователя и нагрузкой 10. Управляющие выводы транзисторных ключей 1 и 2 подключены к выводам 11 и 12 управления. Вторичные обмотки 13 и 14 выполнены на катушвведения ключа 1 в насыщение, так как в начальный момент времени ток через ключ 1 не проходит из-за само20 индукции индуктивности контура 5, следовательно, требуется минимальная управляющая мощность для полного открытия ключа 1.

Таким образом, во время открытия

25 ключа 1 (т.е. переходного процесса между закрытым состоянием ключа и открытым) ток через него практически

которой подключена нагрузка 10, причем выводы 4 и 9 соединены накоротко проводником.

Преобразователь напряжения (фиг.1 и 2) работает следующим образом.

В исходном состояниии все конденсаторы разряжены. Подача входного постоянного напряжения между входными выводами 3 и 4 вызывает появление напряжения на выходе делителя, образованного резисторами 15 и 16. Это напряжение прикладывается к колебательному контуру 5. Во вторичной обмотке 14 наводится импульс ЭДС. Мощ- ности этого импульса достаточно для

мотке 14 наводится импульс ЭДС. Мощ- ности этого импульса достаточно для

введения ключа 1 в насыщение, так как в начальный момент времени ток через ключ 1 не проходит из-за самоиндукции индуктивности контура 5, следовательно, требуется минимальная управляющая мощность для полного открытия ключа 1.

Таким образом, во время открытия

ключа 1 (т.е. переходного процесса между закрытым состоянием ключа и открытым) ток через него практически

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения - упрощение преобразователя . Для этого он содержит транзисторные ключи (ТК) 1 и 2, последовательный колебательный контур 5, выполненный на конденсаторе 7 и катушке 6 индуктивности с обмотками 13 и 14, управляющими ТК 1 и ТК 2. Введение делителя, выполненного на резисторах 15 и 16, обеспечивает более простое управление ТК 1 и Т2 в результате исключения импульсного генератора. 2 ил.

ке 6 индуктивности последовательного колебательного контура 5. Начало (обоэначеио точкой) первой 13 и ко- иец второй 14 вторичных обмоток со- ответствеиио соединены с управляющими электродами (например, базами) первого 1 и второго 2 ключей. Конец первой вторичиой обмотки 13 соединен с вторым силовым электродом транзисторного клоча 1, а начало второй вторичной обмотки 14 соединено с вторым силовым электродом транзисторного ключа 2. Дополиительно введены активные сопротивления, например резисторы 15 и 16, включенные параллельно транэисториим ключам 1 и 2. Эти резисторы образуют делитель напряжене проходит из-за самоиндукции индуктивности контура 5. Поэтому

30 энергия в виде тепла на ключе 1 не рассеивается. По мере увеличения т ка через ключ 1 требуется больший ток по управляющему входу ключа 1 для удержания его в полностью откр

25 том состоянии. Выходной мощности д лителя, образованного проводимостя 15 и 16, для этого недостаточно (с такой выходной мощностью выбран де литель) . Однако увеличение тока че

40 рез индуктивность катушки 6 контур 5 вызывает увеличение тока индукци в обмотке 14, который поступает на управляемый вывод ключа 1. Этот то является необходимым дополнением

ния, включенный между входной 3 и вы- 45 япя удержания ключа 1 в полностью

ходной 9 пинами. Указанный делитель соединен своими выходом с точкой соединения колебательного контура 5 с транзисторными ключами 1 и 2. Преобразователь напряжения (фиг.2) отличается от преобразователя (фиг.1), тем, что имеет одну вторичную обмотку 14, так как ключи 1 и 2 разного типа проводимости. Их одноименные силовые выводы соединены. Возможно выполнение преобразователя напряжения, отличающееся тем, что он имеет выходные выводы с дополнительной обмотки, к выводам

не проходит из-за самоиндукции индуктивности контура 5. Поэтому

30 энергия в виде тепла на ключе 1 не рассеивается. По мере увеличения тока через ключ 1 требуется больший ток по управляющему входу ключа 1 для удержания его в полностью откры25 том состоянии. Выходной мощности делителя, образованного проводимостями 15 и 16, для этого недостаточно (с такой выходной мощностью выбран делитель) . Однако увеличение тока че40 рез индуктивность катушки 6 контура 5 вызывает увеличение тока индукции в обмотке 14, который поступает на управляемый вывод ключа 1. Этот ток является необходимым дополнением

открытом состоянии при любом токе, проходящем через ключ 1.

Таким образом, первый полупериод колебательного процесса тока в контуре 5 проходит от начала и до конца при полностью открытом ключе 1. Ключ 2 в течение этого полупериода полностью закрыт. Его удерживает в закрытом состоянии ЭДС, наводимая .

в обмотке 13. Как только полностью зарядится конденсатор 7 контура 5, т.е. вся энергия, запасенная в контуре 5, сосредоточится в его конденаторе, ток через ключ 1 становит3

ся равным нулю. Ключ 1 полностью закрывается. Напряжение на конденсаторе контура 5 превосходит напряжение на выходе делителя, образованного резисторами 16 и 15. Поэтому конденсатор контура 2 разряжается через индуктивность контура 5 и резистор 16. Импульс, наведенный при этом во вторичной обмотке 13, по мощности достаточны для введения ключа 2 в насыщение (в полностью открытое состояние), так как в начальный момент времени ток через него практически не проходит из-за самоиндукции индуктивности контура 5. По мере увеличения тока через ключ 2 требуется больший ток по управляющему электроду 12 (базе) ключа 2 для удержания его в полностью открытом состоянии. Этот дополнительный ток поступает с вторичной обмотки 13. Он и обуславливает удержание ключа 2 в полностью открытом состоянии в течение всего времени, когда энергия передается с колебательного контура 5 в сглаживающий конденсатор 8.

Таким образом, второй полупериод колебательного процесса тока в контуре 5 проходит от начала и до конца при полностью открытом ключе 2. Ключ 1 в течение этого полупериода полностью закрыт. Его удерживает в закрытом состоянии ЭДС, наводимая в обмотке 14. После передачи энергии с контура 5 в конденсатор 8 ток, проходящий через ключ 2, становится равным нулю. Ключ 2 закрывается.Затем вновь открывается ключ 1 и гия поступает в контур 5, а затем, после закрытия ключа 1 и открытия ключа 2, - в конденсатор 8. И так продолжается на протяжении всей работы преобразователя. В течение всего этого времени в последовательном колебательном контуре 5 проходят устойчивые автоколебания тока. Энергия порциями, равными энергоемкости колебательного контура 5, передается с входа 3 в конденсатор 8.

Энергия в виде тепла на ключах 1 и 2 не рассеивается, потому что

1368950

когда каждый ключ закрыт или находится в состоянии переключения,ток через него не проходит, а когда ток

с проходит, ключ уже полностью открыт и его сопротивление равно нулю. Ког-- да ключ открыт или находится в состоянии переключения, ток, проходящий через него, сдерживается не соп10 ротивлением этого ключа, а реактивными элементами колебательного контура 5. Энергия в виде тепла на реактивных элементах не рассеивается. Активные сопротивления резисто15 ров 15 и 16 выбирают такой малой величины, что можио; .пренебречь дополнительным рассеянием на них энергии в виде тепла.

Таким образом, в предложенном

20 преобразователе энергия, идущая на переключение ключей 1 и 2 и удержание их в открытом состоянии, проходит через эти ключи только когда они находятся в полностью открытом

25 состоянии (т.е. когда их сопротивление практически равно нуло), следовательно, не вызывает дополнительного рассеяния энергии в виде тепла.

30 Формула изобретения

Преобразователь напряжения, содержащий два последовательно соединенных транзисторньос ключа, вход

35 одного ключа и выход другого клоча подключены к входному выводу и выходному выводу преобразователя соответственно, последовательный колебательный контур, выполненный в энер- 40 виде катушки индуктивностн и конденсатора и включенный между общим выводом транзисторных ключей и общим выводом питания, причем эмиттер и база каждого ключа соединепл между

45 собой через дополнительную обмотку, выполненную на катушке и} щуктивности, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введен делитель напряжения, выполненный на

50 двух активных сопротивлениях, каждое из которых включено параллельно силовой цепи каждого транзисторного ключа.

Фиг. 2