Транзисторный преобразователь Советский патент 1988 года по МПК H02M7/538 

00 го

СП

О)

Изобретение относится к технике преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока и может быть использовано в устройствах вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры.

Цель изобретения - повьпиение КПД во всем диапазоне изменения нагрузки преобразователя.

На чертеже приведена принципиальная схема транзисторного преобразователя.

Преобразователь содержит силовые транзисторы 1 и 2, трансформатор 3, имеющий первичную обмотку 4, обмотку 5 обратной связи и выходную обмотку 6. Средняя точка первичной обмотки 4 соединена с первым входным выводом 7 преобразователя (положительный вывод источника питания). Крайние выводы первичной обмотки 4 соединены с коллекторами транзисторов 1 и 2. Эмиттеры транзисторов 1 и 2 подключены через резистивный датчик тока на резис торе 8 к второму входному выводу 9 (отрицательный вывод источника питания) . Базы силовых транзисторов 1 и подключены через резисторы 10 и 11 к крайним выводам обмотки 5 обратной связи, а через разделительные диоды 12 и 13 к коллектору дополнительного транзистора 14, База дополнительного транзистора 14 подключена к резистив- ному датчику тока на резисторе 8, а эмиттер через конденсатор 15 подключен к второму входному выводу 9,

Параллельно обмотке 5 обратной связи подключена цепочка из встречно-последовательно соединенных диодов 16 и 17, общая точка соединения которьк подключена к эмиттеру дополнительного транзистора 14, Параллельно базоэмиттерным переходам транзисторов 1 и 2 включены диоды 18 и 19, Параллельно выходной обмотке 6 подключена нагрузка 20.

Преобразователь работает следующим образом.

Пусть в произвольно выбранный начальный момент времени транзистор 1 открыт, а транзистор 2 закрыт. Ток коллектора транзистора 1 протекает через левую половину рабочей обмот- .ки 4. Полярность напряжения на обмотке 5 обратной связи такова, что транзистор 1 поддерживается в режиме насыщения, а транзистор 2 - в режиме отсечки (т,е, -ь на катоде диода

5 0 5 О

5

0

5

0

5

16, - на катоде диода 17). В этом режиме открыты диоды 17,19 и 12, а диоды 18,16 и 13 закрыты. Ток базы транзистора 1 создается за счет тока, протекающего по цепи: обмотка 5, резистор 10, базоэмиттерный переход транзистора 1, диод 19, резистор 11.

Транзистор 14 находится в приоткрытом состоянии (в активной зоне). Отпирающий ток транзистора 14 протекает по цепи: обмотка 5, резистор 10, базоэмиттерный переход транзистора 1, базоэмиттерньш переход транзистора 14, диод 17. Напряжение между базой и эмиттером транзистора 14 в этом режиме постоянно и определяется входной характеристикой транзистора 14, а также величиной напряжения на обмотке 5 и сопротивлением резисторов 10 и 11,

Конденсатор 15 заряжен до некоторого напряжения по цепи: обмотка 5, резистор 10, базоэмиттерный переход транзистора 1, резистор 8, конденсатор 15, диод 17.

Ток, протекающий через открытый транзистор 1, создает на резистивном датчике 8 падение напряжения, пропорциональное току нагрузки 20. Переключение транзисторов 1 и 2 начинается в момент насьщения трансформатора 3, когда его ток холостого хода резко увеличивается. При этом ток коллектора транзистора 1 резко возрастает, в результате чего перестает выполняться условие его насьецения. Резкое увеличение тока через транзистор 1 вызывает увеличение напряжения на резисторе 8. Так как напряжение между базой и эмиттером транзистора 14 определяется суммой напряжений на резисторе 8 и конденсаторе 15, резкий скачок напряжения на резисторе 8 приводит к открытию и насьпдению транзистора 14. При этом напряжение на конденсаторе 15 через открытые транзистор 14 и диод 12 приложено к базоэмиттерно- му переходу транзистора 1, вызывая его форсированное запирание. Конденсатор 15 при этом стремится разрядиться по цепи: резистор 8, диод 18, диод 12, транзистор 14.

В момент запирания транзистора 1 благодаря запасенной в трансформаторе 3 электромагнитной энергии обеспечивается резкая смена полярности напряжения на его обмотках, что приводит к появлению тока базы у ранее

закрытого транзистора 2. Далее лавинообразно с процессом запирания транзистора 1 происходит процесс форсированного отпирания транзистора 2 за счет заряда конденсатора 15 (по цепи обмотка 5, резистор 11, базоэмиттер- ный переход транзистора 2, резистор 8, конденсатор 15, диод 16),

При следующем насыщении трансфор- матора 3 увеличение тока через транзистор 2 вызывает увеличение напряжения на резисторе 8, при этом транзистор 14 открывается и напряжение н конденсаторе 15 через открытый диод 13 и транзистор 14 приложено уже к базоэмиттерному переходу транзистора 2, вызывая его форсированное запирание. Далее процессы переключения транзисторов 1 и 2 из одного состоя- ния в другое носят периодический характер.

Поскольку напряжение на базоэмит- терном переходе транзисторов 14 постоянно, суммарное напряжение не ре- зистивном датчике 8 и конденсаторе 15 также постоянно (не зависит от тока нагрузки). При изменении тока нагрузки 20 напряжение на резистив- ном датчике 8 и конденсаторе 15 изме няется, сумма же этих напряжений не изменяется.Например, при увеличении тока нагрузки возрастает напряжение на резисторе 8, а напряжение на конденсаторе 15 соответственно уменьшается.

Таким образом, транзистор 14 полностью отпирается независимо от на-, грузки при постоянном превышении коллекторного тока силового транзистора в момент коммутации от его среднего значения в течение полупериода.

Таким образом, абсолютный уровень ограничения бросков коллекторного тока силовых транзисторов в схеме зависит от тока нагрузки, что обеспечивает высокий КПД во всех режимах работы устройства.

Формула изобретения

Транзисторный преобразователь, содержащий два силовьи транзистора, коллекторы которых соединены с выводами первичной обмотки трансформатора, имеющей среднюю точку, подключенную к первому входному выводу, а эмиттеры объединены и через резистив- ный датчик тока соединены с вторым входным выводом, причем база каждого силового транзистора соединена через резисторы с выводами обмотки обратной связи и через резделительньш диод с коллектором дополнительного транзистора, база которого подключена к точке соединения эмиттеров силовых транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД во всем диапазоне изменения нагрузки, эмиттер дополнительного транзистора соединен через введенные разделительные диоды с выводами обмотки обратной связи, а между эмиттером дополнительного транзистора и вторым входным выводом преобразователя включен дополнительный конденсатор.

20

Изобретение относится к технике преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока и может быть использовано в устройстве вторичного питания электронной аппаратуры. Цель - повышение КПД во всем диапазоне нагрузки. В устр-ве в момент коммутации силовых транзисторов открывается дополнительный транзистор по сигналу с резистивного датчика, причем благодаря тому, что эмиттер дополнительного транзистора подключен с одной стороны через конденсатор к минусу источника питания, а с другой стороны через разделительные диоды к выводам обмотки обратной связи, дополнительный транзистор будет открываться независимо от нагрузки при постоянном относительном превышении коллекторного тока силового транзистора от его среднего значения. 1 ил. i (Л