Транзисторный импульсный регулятор с повышенным входным напряжением Советский патент 1988 года по МПК G05F1/56 

со 00

4

а

фаг

Изобретение относится к : лектро1ехнике и может быть использовано в источниках вторичного электрогтитания, широтно-им- пульсных преобразователях и имнульсных усилителях в тех случаях, когда входное напряжение питания вьппе допустимого напряжения ключевых транзисторов.

и,ель изобретения уп)0|цени1 тора нри одновременном повышении его надежности.

На фиг. 1 изображена схема TpatruicTop- ного имиу, 1ьсн()го регулятора с noBi,iiiieHHi,rM входным наг1)яжением; иа фиг. 2 врс- .менные диаграммы, поясинкялие eio )абогу: на фиг, 3 схема понижаюн1его нмлля- тора нри использовании носледовате;1Ы1ого включения двух си, 1овых трапзисто)(П): на фиг. 4 имнульспый регулятор пов1 11иаи)- щего тина.

Си. Ювая часть имп. 11,сно.10 рсг.1яго()а (фиг. 1) со.к ржит силовые 1ранзи1-торы I 3, соединенные |1ос,:1едова 1е,тьно, дополни тельный ни.ково,1ьт11ый транзистор 4, ик,1ю- ченный между первым силор)1,гм транзистором и входным 1)1ВОДОМ 5 ИМИулЬС НОГо НЧ улятора, )1.Офи,1ьт), соединенный с опшей Н1ИНОЙ fi и состоящий из дроссе.тя 7, замы- каюшег о диода 8 и конденсатора 1. На вы- .ходе импу,и сного |)егу,1яг())а вк.чючсна нагрузка К).

Унрав, 1ЯН)1цая часть имну,1ьсно1 ci лятора ((|1иг. I) со.чержи ф(J миpoliaг ли II 13 01 . ;и)ак)1ннх однополя Н1ых им- ну;|ьсов д:|я каж. юго си, 1ового I-), IH (истор;, HOCTpoenHbie, например, на базе обычных формирова 1е, ;ей 14 h, создаюнигх I..,IK отпирающий, так и ;а/и1)ак)П1ИЙ гоки баз,; R с, (})о))и г1 ели 14 Ifi.ioiio.- ннются диодами 17 19 и вьгходиой цени. Вход дополни ге,11,ного 1|1анзистора 4 сьи зан (. вьгходом ijiop ii)()i)a е, 1Я 20 ynjiaii inio тих импу,1Ьсов.

База исрно о cn,ioBor i Г анзис1 o|i,i 1 через диод 21 с(нм,11 Н па с входны ныно до.м Г) и.мп.;ьг1:о11) ()егу,1Я ro|ia. Ba.ui иго рого СИЛОВО1 о I pa/riHi : ора 2 через б, 1окир - юший диод 22 со(.-.1ипен,1 с о.чпим К 1айни 1 выводом пени, С1Н 1оян1ей из двух вспомг)га тельных исючнаков 23 и 24 питания, иклк)- ченных П()с,.1ова 1е,1ьно. шлвод IU-IIH всиомога кмьиых источников ниганин подключен к гочке сое.чипения .iaMfjiKaHinu iD диода fS и )iarp.iKH Id. Нро.м( очньи вывод ис точников 23 и 24 через б,и)ки|пк. 1ЦИЙ диод 25 соединен с Г)а.)ой трсгычо си, ю вого гран.(ИСТ ора 3.

Входы всех )овате,1ей 14 Hi и 2() унравляюншх )Сов соединены с выхо

дом П1И)ОТН()-ИМНу,1ЬСНОГО МОДУЛЯТО,),- 2()

На фиг. 3 изоб)ажеи имн льсный i гу- .чятор, с(Д(. ржа иий два силовых T) тора. В :(Том случае можно доно,, но нр( схем}, исно. 1Ь.И)Вав в качесгвс вспомога 1чмьно|-о ис()чпика нигания иьгчод . 11 сного pcrv 1Я го)а. И данном Ba)H;iijic

импульсный регулятор содержит два сило- вь1х транзистора 1 и 2, дополнительный транзистор 4, DLC-фильтр 7--9 и нагрузку 10 Диод 21 включен между базой силового с транзистора 1 и входны.м выводом 5 импульс- ) регулятора. Диод 27 включен между ба:(ой транзисто)а 2 и выходны.м выводом HMHv,i;,cHoro регулятора. В данном варианте В1 г одпое напряжение импульсного регулятора используется как на/фя.женио вспомо0 гате, 1ьного источника.

Уп)ав, 1епие транзистора.ми 1, 2 и 4 осу- тес гв л яетс я ком.мутирующим транзистором 28, си, 1(вая цепь которого последовательно с обмотками 29 31 маховых транзисторов

32 34 и ограничите,тьны.м резистором 35 юдсоединена к к, 1еммам 36 и 37 дополнительного питания. Основные обмотки 38- 40 токовых транзис орс)в 32- 34 включены в -«ммгтерные цепи соогнетствеино транзисто- f)on 4, 1 и 2. Выходные обмотки 41- 43 упо0 гоковых т 1апсформаторов подключены к уирав.чякнцим входам транзисторов 4, I и 2, Эмиттер коммутирующего тран- .iHcropa 28 через диод 44 подключен к общей очке обмогок 29 и 30 гоковьгх трансфор 1ато)ов 32 и 33.

Н,-1 ()иг. 4 изображен и.мпульсный регу- .i;i;op nijjBbiHjaKtniero тина. В .м случае нос,1едова гельно вк;1ючепные дроссе.;1ь 7 и 5амыкаюп1ИЙ диод 8 Jl.C-фильтра включены меж 1 входной и выходной клем.мами. Их общая тг)чка чере: нос.тедовгггельно ик.гк1ченные силов1)1е тран.(исгоры 2, 1 и 3 II0.1K. 1К)чеча к общей тине Г). База силового )ра 2 че()е.з нос;1едонате,1ьно вклю- 4(4Jiibie диод 22 и до1 олнительный источник 23 ||одклк1че1-1а к обпий точке диода 8

5 и коп. цч смтора 9 )1.(-фильтра. База сило- во||) ран iHCTOpa через диод 21 юдсоедине- на ч общей |иине 6. База си, 1ового тран- iMciopa 3 подк;п.1чена к выход фо)миро- вате, 1Я И) неносредствен| о.

Гр.1НЗИСТО()И)1Й И.М |уЛЬСНЫЙ I)el у, |ЯТО) с

О новьпненны.м вхсХ Шым напряжением работает с.чедуюпшм образо.м.

разделения иитания между силовыми транзисторами 1 -3 используются С11омо ате.чьные источ 1ики г итания

5 и 0(1че)сдное .)а)ие Tpaf.uiCTOpoB. В общем необходимо иметь .- 1 вспо- мога , источникг)г). Нанряжение на выходе вспомогате.чьного ис- гочника до,1жно в раз миеыпе на- 1ряж1 |ия 1таиия. /1иод 8 я.чяется за.мыкаю0 11П1М диодом, который П1унтирует вход lJI.(lj)ильтpa. Диоды 22 и 25 выполняют ком- бини)ованиые функции, во-первых, диоды 22 и 25 огк.1ючают всг омогательные источники о г си, ;()вой части схе.мы на время, когда i4i, i( гра 1зисторы открыт| 1, и продотвраЬ тают замыкание основпся о ист(.чника нита- . на вс 1омогательпь е источники, во-вто- , 22 и 25, а вместе с ни.ми и диод 21, со (дают пеШ) л, 1Ч югекания за 1ираю0

inero тока базы на интервалах рассасывания силовых транзисторов.

В момент to на выходе широтно-импульс- ного модулятора 26 появляется прямоугольный импульс Uiiiiiv (фиг. 2), длительность которого соответствует требуемому времени открытого состояния ключевого эле.мента на транзисторах 1-3. Этот сигнал воздействует одновременно на все формирователи 14- 16 и 20 и на их выходах одновременно появляются отпираюпше импульсы. Таким образом, в момент to все транзисторы 1 - 4 отпираются. На последующем интервале to -- ti открытого состояния транзисторов нроцессы в данном имнульсном регуляторе аналогичны нроцес- сам в обычных импульсны.ч регул.чторах, вьиюлненных на одном си. ювом транзисторе: диоды 21, 22. 25 и 8 закрыты, всномога- тельные источники отключены от основной схемы импульсного регулятора, ток Ьр через дроссель нарастает (фиг. 2).

Выключение транзисторов происходит в следующем порядке. В некоторый момент ишротно-и.мпульсный моду;|ятор вырабаты вает сигнал выключения силовых транзисторов. Этот сигнал воздействует на входы формирователей 20 и 14-16 импульсов, в результате чего на выходе формирователей напряжение меняет полярность.

По истечении времени рассасыва)ия (в мо.мент t ) запирается дополните.1ьнь1Й транзистор 4. Транзистор 4 запирается пер вым, поскольку остальные формирователи 14 16 имеют на выходе диоды 17- 19, которые пропускают только отпирающий ток 1б силовых транзисторов (фи1 . 2).

После выключения дополнительного транзистора 4 (в момент ti) эмиттерная цепь силового транзистора 1 разрывается, поэтому на пос/1едуюн1ем интервале ti - t ток коллектора 31того тран.шстора замыкается по цепи: коллектор транзистора I - база транзисто)а 1 - диод 21. В цепи базы транзистора I протекает таким образом ток ifi. коллектора, который приводит к быстрому рассеиванию носителей в базе н выключению транзистора 1 (Ux, на фиг. 2).

Г(к-ле выключения транзистора 1 разрывается :1миттерная цепь силового транзистора 2. На последующем интервале t:: t;) ток дросселя 7 начинает замыкаться через транзистор 3, переход кол.чектор - 6a:ia транзистора 2, диод 22 и вспомога- те.1ьные источники 23 и 24 питания. Происходит процесс рассасывания в транзисторе 2, приэтом iri2 bip. Важно отметить, что диод 22 не только создает путь для запирающего тока, но и подключает к силовой части вспс)могател1)Ные источники питания. Поэтому на интервале 2 - t. потенциал базы транзистора 2 примерно равен потенциалу вывода вспомогател .ног о источника 23 питания. Следовате, 1ьно, на интервале t2- ti к закрыто.му транзистору 1 прикладывается разность между напряжением питания и на0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

пряжением вспомо1 ате.1ьных источников. Таким образом, напряжение на вык..к чен ном транзисторе 1 на фиг. 21 не вьннает трети нанряжения птання.

В мо.мент t.i выключается гран.ис юр 2, На последуюп;ем интерва.те 1, t.t ток дросселя 7 замыкается по цепи: к(..1.1екто 1 ба а транзистора 3, дио 25, всномога re. ii,Hbiii источник 24-питания При этом на базе транзистора 3 поддерживается noTeiiuH;i.i n.,iMi. ж точно Ч) вывода вспомогательных исгоч НИКОВ 23 и 24. Поэтому к паре за:;ры- тых транзисторов 1 и 2 прик.тадываегся напряжение, равное ,1вум третям от пнтаюпк-К (UK,о на фиг. 2).

После выключения 1юс.:ед1:е; () си,Т()вог() транзистора (в момент времени t.,), 1чж Ьр дросселя 7 (фиг. 2) :4амыкае1ся по основному обратному диоду. К зак|1.1Г(1Й цени H:I трех силовых тран.5ист(:1)г)в .т;)дь ),1ется все напряжение питания.

Выравнивание напряжения fM силовых гранзисто|)ах на интерва.те ti ts. KOI да все транзисторы закрыты, производится и.(- всстными методами, например, их тем тирования транзисторов «тлби.титрон.чм), резисторами и т.п.).

Таки.м образом, к :ч()ду .тьт);) прикладывается ступенчатое н.шр.яжение I- (фиг. 2).

Электромагнитные нроцессы и cxi-.u на фиг. 3 протек.мют ан,1, огичн() (рпцгчч ам н предыдущей схеме. (Зт.шчие iai,,IK.чается в том, что вместо вспомогательно ( .апряже- ния в это11 схеме деГктвус напряжение нагрузке. Поэтому на эгапе п()ОЧ1- 1г-:;но1 i выключения, когда фан;истор 1 закрывается к нему прикладывается 1)лчряже 1ие, ранное- разности входного и выходи :и на1:ряже11и11, При этом ток дроссе,я 7 зим.якиется qcrie; переход коллектор база т)а1 зистора 2 и диод 27.

Устройство у11рав,1ения рабоггим с.тед ш щим образом.

Последовательно с транзистором 28 включены обмотки 29- 3 трансфо)мат()р1)в 32 34 тока, которые обссг.ечивают галы-;,чни ческую развязку, нропорциона.тьно тсжовое управление, а также накопление эне(1гии для включения транзисторов 1, 2 и -1,

Процессы в устройстве управ,тенин текают в следующей пос, 1едонате. 1ьност и.

Па вход транзистора 28 подается нос. le- довательность импу.тьсов, длител1 пость паузы которой соответствует требуемому времени отпнрапия силовых транзис1С)1ов.

Когда транзист ор 28 открыт, в обмотках 29-31 трансформаторов устанав.тива- ется ток ограниченный величиной pe:uicTopa 35. Силовые транзисторы 1 и 2 и дополни тельный транзистор 4 на этом интс)н;1.и закрыты.

Когда транзистор 28 закрывается, на обмотках 41-43 появляется импульс ЭДС

самоиндукции с указанной полярностью. Этот импульс переводит транзисторы 1, 2 и 4 в открытое состояние.

В момент, когда транзистор 28 включается, начинается процесс поочередного запирания транзисторов 1, 2 и 4. Из-за наличия диодов 17 и 18 устройство управления создает запирающий ток базы только в дополнительном транзисторе 4. Сразу после включепия транзистора 28 образуется низко- омная цепь: транзистор 28диод 44,

которая 1пунтирует обмотку 29 трансформатора 32. Эта низкоомная цепь создает условие для протекания запирающего тока базы на этапе рассасывания дополнительного транзистора 4 (источником напря- жепия на данном этапе служит 11оложител1 - ное напряжение база эмиттер у рассеивающего транзистора).

Таким образом, транзистор 4 закрывается первы.м. За ним закрывается силовой транзистор 1, а затем транзистор 2 (в соответствии с принципом действия с.хе.мы).

Работа схемы на фиг. 4 не отличается от работь схемы на фиг. 1.

Формула изобретения

1. Транзисторный импульсный регулятор с повьпненкым входным напряжение.м, содер- жапшй последовательно включенные дроссель и замыкающий диод, общая точка ко- Topi)i.x подключена к первому выводу цс- почки из последовательно соединенных силовых т)анзист()ров, N 1 вспомогательных источников, включенных последовате,1ь- по, причем к пе|)вому крайне.му выводу этой цепочки и общим точкам с.межны.х всномо- гательп1)1 источников подключены первые

0

5

0

5

0

выводы . - I блокирующего диода, конденсатор фильтра, н унтирующий выходные клеммы, N формирователей управляющих импульсов, выходы которых подключены к эмиттерным перехода.м силовых транзисторов последовательной цепочки, а входы соединены с выходом щиротно-импульсного модулятора, входную клемму, отличающийся тем, что, с целью упрощения при од- новременно.м повыщении надежности, в него введены дополнительные низковольтный транзистор, формирователь управляющих импульсов и диод, а формирователи управляющих и.мпульсов выполнены однополярными, причем силовые выводы дополнительного низковольтного транзистора включены между вторы.м выводо.м цепочки из N последовательно соединенных силовых транзисторов и входной клеммой, а его эмиттерный переход через дополнительный формирователь управляющих импульсов подсоединен к выходу п иротно- и.мпу:1ьсного модулятора, база силового транзистора, соединенного с вторым выводом последовательной цепочки из N сило- вьгх транзисторов, через дополнительный диод подключена к входной клемме, а базы остал1)пых силовых транзисторов упо.мяну- той цепочки подсоединены к вторым выводам . - I блокируюпдего диода, второй крайний вывод цепочки из N- I вспомогатель- Hoi o источника соелТ.инен с обнхей точкой замыкаю цего диода и выходпой клеммы. 2. Регл лятор по п. 1, отминающийся тем, что, с целью упрощения, в случае последовательного включения двух силовых транзисторов, база второго силового транзистора через блокирующий диод подключена к выходной клем.ме.

фиг г

Z3

W

28 2

31

+ 036

En. -957

Изобретение относится к источникам вторичного электропитания. Целью изобретения является упрощение при одновременном повышении надежности. Импульсный регулятор содержит N последовательно включенных силовых транзисторов и один низковольтный транзистор 4, включенный в эмиттерную цепь силовых транзисторов. Низковольтный 4 и силовые I, 2 и 3 транзисторы управляются от формирователей 20, 14, 15 и 16 управляющих импульсов. Формирователи 14, 15 и 16 обеспечивают однопо- лярные выходные импульсы. По сигналу 1пиротно-импульсного модулятора 26 первым выключается низковольтный транзистор, раз.мыкая при этом э.миттерную цепь силового транзистора I. Ток дросселя 7, проникая но коллекторному переходу силового транзистора I и диоду 21, форсированно рассасывает его. После выключе 1ия силового транзистора 1 обрывается эмиттерная цепь транзистора 2 и через его коллекторный переход проникает ток дросселя 7, который замыкается через блокирующий диод 22 и вспомогательные источники 23 и 24. После запирания силового транзистора 2 происходит рассасывание и выключение силового транзистора 3. Т.о. все силовые транзисторы выключаются последовательно. I з.п. ф-лы, 4 ил. с со сл

( | т;|ннтель KJ Опадчий

Рслакг(1) Л РенинТехред Ц ВерееKoppeKTcjp О. К ндрик

3;iKn:i «41 ;43Тнрлж HbtiПодписное

HHlUKin Гоечларетнеиного комитета СССР но де;|;1 1 изобретений и открытий

1 13035, Моеква, Ж 35, Раушекая наб., д. 4;5 Прон нодегвенно-нолнграфическое нрелприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг. J

ФигА