Двухтактный транзисторный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M7/5387 

со со оо

(puS.i

1Г

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

Целью изобретения является повышение надежности двухтактного транзисторного преобразователя постоянного напряжения путем снижения перегрузок по мощности транзисторов преобразователя в момент переключения.

На фиг. 1 показана электрическая схема двухтактного транзисторного преобразователя постоянного напряже-

ния; на фиг. 2 - эпюры напряжений и токов, иллюстрирующие его работу.

Преобразователь постоянного напряжения содержит два транзистора 1 и 2, два рекуперационных диода 3 и 4, два конденсатора 5 и 6 емкостного делителя напряжения, корректирующую RCD-цепочку 7, ограничивающую скорость нарастания напряжения на транзисторе 1 и состоящую из pie- зистора 8, диода 9 и конденсатора 10, корректирующую RCD-цепочку 11, ограничивающую скорость нарастания напряжения на транзисторе 2 и состощую из резистора 12, диода 13 и конденсатора 14, дополнительные диоды 15 и 16 и дополнительный конденсатор 17.

Транзистор 1 управляется импульсами с выхода формирователя управляющих импульсов 18, а транзистор 2 - с выхода формирователя управляющих импульсов 19.

Преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

При положительном полутакте (фиг. 2, интервал времени t - t) транзистор 1 открыт, а транзистор 2 закрыт. Энергия источника питания Е j через открытый транзистор 1 и дополнительный рекуперационный диод 15 поступает в активно-индуктивную нагрузку. При этом конденсатор 10 корректирующей RCD-цепочки 7 заряжается до напряжения Е током, протекающим по цепи - +Е„, 1, 8, 10, Е, дополнительный конденсатор 17 разряжается током, протекающим по цепи - 17, параллельное соединение 14 с поледовательным соединением 12 и 3, 1, 8, 17 до нулевого напряжения, коденсатор 14 корректирующей RCD-цепоки 1 1 в начале полутакта заряжается током разряда, конденсатора 17, про

текающим по цепи - 14, 1, 8, 17, 14, а в конце полутакта разряжается по цепи - 14, 12, 3, 14 до нулевого напряжения Таким образом, в момент времени t на конденсаторе 10 устанавливается напряжение Е, а на конден- сатор х 17 и 14 - нулевые напряжения. После окончания положительного

полутакта во время паузы (фиг. 2

интервал времени

Ci с„) оба транзистора закрыты. При этом часть энерной нагрузке во время положительного полутакта, расходуется на перезаряд

конденсаторов 10, 14, 17 (на интервале времени t ,,, - с) , а остаток этой энергии рекуперирует в источник питания (на интервале времени t.-

На интервале времени t - ц конденсатор 10 корректирующей RCD-цепочки 7 перезаряжается током, протекающим по цепи - 10, 9, 15, нагрузка 8, 10. В момент времени ЕЗ, когда на конденсаторе 10 установится нулевое напряжение, открывается рекуперационный диод 4 и остаток энергии, занесенной в активно-индуктивной нагрузке, рекуперирует в источник питания (интервал времени t 1:4) .

На интервале времени t с каждый из конденсаторов 14 и 17 заряжается током, протекающим по цепи - 14, 17, 9, 15, нагрузка 5, 14 до напряжения - (при равенстве величины

емкостей конденсаторов 14 и 17). Таким образом, в момент времени t на конденсаторе 10 устанавливается нулевое напряжение, а на каждом из конденсаторов 14 и 17 - напряжение

- (при равенстве величины емкостей

конденсаторов 14 и 17).

После окончания процесса рекуперации (момент времени t) закрывается рекуперационный диод 4 и в точках А преобразователя (фиг.1) устанавливаЕПется напряжение -г-.

При этом напряжения на конденсаторах 10, 14 и 17 не изменяются и остаются такими же, какими они установились в момент времени t. В момент t открывается транзистор 2 и энергия источника питания Е„ через открытый транзистор 2 и диод 16 поступает в активно-индуктивную нагрузку. При этом конденсатор 14 корректирующей

RCD-цепочки 11 заряжается до напряжения Е„ током7 протекающим по цепи - +Е„, 14, 12, 2, -Е„, дополнительный конденсатор 17 разряжается до нулевого напряжения током, протекающим по цепи - 17, 12, 2, параллельное соединение 10 с последовательным соединением 4 и 8, 18, конденсатор 10 корректирующей RCD-цепочки 7 в нача- Q ле полутакта заряжается током разряда конденсатора 17, протекающим по цепи - 10, 17, 12, 2, 10, а в конце полутакта разряжается по цепи - 10, 4, 8, 10 до нулевого напряжения. Та- J5 КИМ образом, в момент времени с на конденсаторе 14 устанавливается напряжение Е, а на конденсаторах 10 и 17 - нулевые напряжения.

После окончания отрицательного 20 полутакта (фиг. 2, момент времени tg), во время паузы (интервал времени tg - с,) оба транзистора закрыты. При этом часть энергии, занесенной в активно-индуктивной нагрузке во 25 время отрицательного полутакта, расходуется на перезаряд конденсаторов 10, 14 и 17 (на интервале времени с g - с,), а остаток этой энергии ре- куперирует в источник питания Е (на Q интервале времени t - Cg).

На интервале времени t - с коненсатор 14 корректирующей RCD-цепочки 11 перезаряжается током, протека- щим по Депи - 14, 5, нагрузка, 16, 13, 14. В момент времени t, когда на конденсаторе 14 установится нулевое напряжение, открывается рекупера- ционный диод 3 и остаток энергии, за- Q пасенной в активно-индуктивной нагузке рекуперирует в источник питаия (интервал времени с., - tg).

На интервале времени t - с кажый из конденсаторов 10 и 17 заряжа- 45 тся током, протекающим по цепи - нагрузка, 16, 13, 17, 10, 6, нагрузка

ЕЙ

о напряжения (при равенстве величин емкостей конденсаторов 10 и 17). CQ аким образом, в момент времени с, на конденсаторе 14 устанавливается нулевое напряжение, а на каждом из конденсаторов 10 и 17 напряжение

-2.55

После окончания процесса рекупераии (момент времени Cg) закрывается рекуперационный диод 3 и, в точке А

Р

устанавливается напряжение (фиг.1

При этом напряжения на конденсаторах 10, 14 иИ7 не изменяются и остаются такими же, какими они установились в момент времени t.

Таким образом, повышается надежность преобразователя за счет того, что коллекторно-эмиттерное напряжение каждого транзистора в момент времени, предшествующий его включению, равно половине напряжения источника

Р

питания - (фиг. 2), т.е. динамические потери в транзисторе при включении уменьшаются. Кроме того, повышается КПД преобразователя за счет уменьшения динамических потерь в транзисторах и потерь в резисторах 8 и 12 корректирующих RCD-цепочек, так как максимальное напряжение на каждом из этих резисторов равно половине напряжения источника питания

1 (фиг.2).

Формула изобретения

Двухтактный транзисторный преобразователь постоянного напряжения, содержащий два конденсатора емкостного делителя напряжения, включенные между первым и вторым входными выводами, средняя точка которого присоединена к первому выходному выводу преобразователя, второй выходной вы- вод которого подключен к точке соединения первого и второго диодов, включенных в последовательную цепь, состоящую из первого транзистора, коллектор которого присоединен к первому входному выводу, база - к выходу первого формирователя управляющих импульсов, а эмиттер - к перовому выводу первого диода, второй вьшод которого подключен к первому выводу второго диода, вторсЯй вывод которого присоединен к коллектору второго транзистора, база которого подключена к выходу второго формирователя управляющих импульсов, а эмиттер - к второму входному выводу, две корректирующих цепи, состоящие из .последовательно соединенных конденсатора и резистора, шунтированного диодом, конденсаторы которых присоединены соответственно к первому и второму входному выводу, а резисторы - к коллектору второго и эмиттеру первого транзистора, первый рекуперационный диод, первый вывод которого присоединен к второму входному выводу, и второй рекуперационный диод, второй вьшод которого подключен к первому входному выводу, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения пере грузок по мощности транзисторов пре%

Редактор Т.Лазаренко

фиг.2

Составитель В.Ежов

Техред Л.Олййнык Корректор С.Шекмар

образователя в моменты переключения, введен дополнительный конденсатор, включенный между точками соединения резисторов и конденсаторов первой и второй корректирующей цепи, при зтом второй вывод первого рекуперационно- го диода присоединен к эмиттеру первого транзистора, а первьш вывод второго рекуперационного диода - к коллектору второго транзистора.