Полумостовой преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M7/538 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к статическим преобразователям напряжения ПН с независимьм возбуждением, и может г быть использовано пои разработке вторичных источников питания.

Цель - повышение КПД.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства. Предлагаемьй Ю преобразователь содержит -коммутирующие транзисторы 1 и 2 и два конденсатора 3 и 4, соединенных по полумостовой схеме.

Базовые цепи коммутирующих тран- 15 зисторов подключены к коллекторам управляющих транзисторов 5 и 6 через одинаковые входные узлы 7 и 8, Входной узел состоит из двух последовательно соединенных резисторов. Эмит- 20 тары управляющих транзисторов 5 и 6 соединены с общим выводом устройства, а их базы подключены к выходу тактового генератора 9 через токоограни- чивающие резисторы 10 и 11. Блокиру- 25 щие транзисторы 12 и 13 имеют раз- ичнуро проводршость. Каждый из блоирующих транзисторов 12 и 13 подклюен переходом коллектор-база паралельно к переходу -база-эмиттер уп- 30 равляющего транзистора, одинаковой с ним проводимости. При этом коллекторы блокируюи1их транзисторов соединены с базами управляющих. Эмиттеры блокирующих транзисторов объеди- нены между собой и через резистор 14 одключены к объединенным коллекторам коммутирующих транзисторов. Тактовый генератор выполнен по схеме релаксационного автогенератора на одном оде- 40 рационном усилителе 15, охваченным двумя обратными связями по прямому и инвертирующему входам. С этой целью прямой и инвертирующий бходы усилителя соединены с его выходом, j соответственно, через резисторы 16 и 17, и с общей точкой устройства первый соединен через резистор 18, а второй - через конденсатор 19. Дополнительно инвертирующий вход one- „ рационного усилителя подключен к общей точке соединения коммутирующих транзисторов через резистор 20.

Питание операционного усилителя осуществляется от двух параметричес- с ких стабилизаторов 21 и 22, которые соединены в последовательную цепь и подключены к зажимам источника питания постоянного тока. Общая точка соединения стабилизаторов является и общей точкой всего устройства.

Полумостовой преобразс ватель постоянного напряжения работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения в устройстве происходит процесс ВКЛЕО- чения. Операционный усилитель переходит в состояние максимального выходного напряжения за счет действия положительной обратной связи через резисторы 17, -16. Полярность выходного напряжения определяется напряже- ниом смещения, присущим данному образцу операционного усилителя. Предположим, положительную полярность о напряжения на выходе усилителя. В этом случае будут открыты управляющий 5 и блокирующий 13 транзисторы. Первый транзистор открывается по цепи база-эмиттер, а. второй - коллек™ тор-база.Падением напряжения на пере- .ходе коллектор-база блокируюп его транзистора надежно закрыт управляющий транзистор 6 и соответственно коммутирующий транзистор 2. Через открытый управляющий транзистор 5 и входной узел 7 открывается (переходит в насьщение) коммутирующий транзистор 1. Через открытый транзистор 1 на выход ПН подается напряжение положительной полярности общей точки устройства. Под действием этого напряжения через резисторы 14 и 20 про- текают токи. Первый замыкается в цепь эмиттер-база блокирующего тран- зистора 13, а второй - в цепь конденсатора 19. Падением напряжения на переходе эмиттер-база транзисто1 а 13 надежно закрыт блокирующий транзистор 12 по тому же переходу. Конденсатор 19 начинает заряжаться токами, протекающими через резисторы 20 и 17. В момент равенства по величине между напряжением на конденсаторе и падением напряжения на резисторе 18, про исходит переключение операционного усилителя по выходу. Процесс переключения носит лавинообразный характер за счет действия положительной обратной связи. В результате на вькоде операционного усилителя цзменяется полярность напряжения. Изменение полярности выходного напряжения усилителя ведет к реверсированию направления протекания токов через резисторы 10, 11. В результате ток через резистор 10 замыкается в цепь коллектор-база блокирующего транзистора 12 Падением напряжения на этом переходе формированно закрывается (переходит в режим отсечки)управляюп5ий транзистор 5. Одновременно с переключением усилителя ток через резистор 11 начинает протекать по переходу коллектор-эмиттер блокирующего транзистора 13.

По истечении времени рассасывания носителей в базе коммутирующего транзистора 1, последний начнет закрываться (переходить в режим отсечки). Через входной узел 8 будет открывать ся коммутирующий транзистор 2, форсируя изменение напряжения на выходе. Данный процесс носит лавинообразный характер, так как уменьшение и затем изменение полярности выходного нап- ряжения ведет к уменьшению тока чере резистор 14 и пропорциональному увеличению тока, протекающего через резистор 11 в цепь база-эмиттер управляющего транзистора 6. В момент сни- жения выходного напряжения до нулевого значения данный ток полйостью замыкается в базовую цепь упомянутого транзистора. Изменение полярности напряжения на выходе приводит к тому что ток через резистор 14 начинает протекать в цепь эмиттер- база блокирующего транзистора 12, запирая при этом одноименный переход транзистора 13. Таким образом, коммутирующие транзисторы формированно переключаются. Транзистор 1 переходит в режим отсечки, а транзистор 2 - в режим насьш1ения. Одновременно током через резисторы 17, 20 начинает пе- резаряжаться конденсатор. За время перезаряда конденсатора состояние транзисторов не изменяется и на выходе формируется отрицательный меандр (прямоугольной формы полуволна) нап- ряжения. В момент достижения величиной напряжения на конденсаторе значения, равного напряжению на резисторе 18, происходит очередное переключение операционного усилителя, с последующим переключением транзисторов. Процесс переключения аналогичен описанному выше с той лишь разницей что происходит запирание транзисторо 6 и 2 и открывание транзисторов 5 и 6. Далее процессы периодически повторяются. В результате переключений транзисторов на выходе формируется переменное напряжение прямоугольной

0 5 0 .Q с п

5

5

формы. Блокирующие транзисторы надежно защищают коммутирующие транзисторы от протекания через них сквозных токов за счет автоматической задержки включения очередного коммутирующего транзистора до момента практически полного запирания ранее открытого транзистора. Момент переключения выбирается соотношением резисторов 11 (10) и 14. Для низкочастотных коммутирующих транзисторов может быть введена дополнительная минимальная временная задержка путем подключения дополнительного конденсатора между объединенными эмиттерами блокирующих транзисторов и общей точкой устройства.

Переключение управляющих транзисторов происходит в форсированном режиме, а именно в режиме активного запирания. Данньш режим обеспечивает сокращение длительности переходных процессов и, соответственно, уменьшение динамических потерь. При этом, повышается и надежность работы устройства, так как в режимах активного запирания повышается допустимое коммутирующее напряжение транзисторов, уменьшаются локальные перегревы структуры переходов транзисторов и, в целом, снижается температурный режим работы устройства.

Формула изобретения

Полумостовой преобразователь постоянного напряжения, содержащий коммутирующие транзисторы разного типа проводимости, управляюпй е переходы которых через входные узлы подключены к -коллекторам управляющих транзисторов, тип проводимости каждого из которых противоположен тиЛу проводимости соответствующего коммутирующего транзистора, цепи баз которых через токозадающий элемент присоединены к выходу тактового генератора, общая точка частотозадающей КС-цепи которого через первый резистор соединена с общей точкой коммутирующих транзисторов, образую-- щей выходной вывод, при этом эмиттеры управляющих транзисторов соединены с общим выводом, резисторы, о т- личающийся тем, что, с целью повьщгения КПД, введены два блокирующих транзистора, тип проводимости каждого из которых совпадает

513852126

с типом проводимости соответствующе-динены с общей точкой коммутирующих

го управляющего транзистора, коллек-транзисторов, при этом упомянутый тоторы которых соединены с базами соот-козадающий элемент представляет советствующих управляющих транзисторов, .бой два резистора, каждый из которых

базы соединены с общим выводом, авключен в цепь базы соответствующего

эмиттеры через второй резистор сое-управляющего транзистора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке вторичных источников питания. Цель изобретения - повьше- ние КПД, Устройство выполнено по полумостовой схеме на коммутирующих транзисторах 1, 2, управляемых с помощью управляющих транзисторов 5,6, базо-эмитте рные переходы которых за- шунтированы базо-коллекторными переходами блокирующих транзисторов 12, 13. Частота переключений задается тактовым генератором. Блокирующие транзисторы 12, 13 защищают коммутирующие транзисторы 1, 2 от сквозных токов за счет автоматической задержки включения очередного коммутирующего транзистора Л или 2 до момента запирания последнего. 1 ил. Q S (Л со 00 ел N5 Ю