Полумостовой преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M7/5395 

оо о

4ib 00 vj

;о

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения источников электропитания,

Цель изобретения - улучшение качества выходного напряжения и повьше- ние надежности путем ликвидации сквозных токов через транзисторы.

На фиг. 1 приведена функциональная схема полумостового преобразователя напряжения; на фиг. 2 - диаграммы- напряжений элементов устройства.

Устройство содержит узел 1 управления, первый 2 и второй 3 транзис- торы, трансформатор 4 с первичной обмоткой 5, вторичной обмоткой 6, обмоткой 7 положительной обратной связи, конденсаторный делитель напряжения на конденсаторах 8 и 9, резистор 10, диод 11, форсирующую RC-цепь 12, первый синхронизирующий транзистор 13, дополнительный первый 14 и второй 15 резисторы делителя напряжения и второй синхронизирующий транзистор 16

Генератор 17 импульсов узла 1 управления связан через интегрирующую RC-цепь 18 с R-входом первого D-триг- гера 19 и с его С-входом непосредственно.

Инверсный вькод первого D-триггера 19 подключен к С-входу второго -В-три гера 20, а прямой выход - к первому входу первого инвертора 21 и одновременно к входу второго инвертора 22, выход которого образует дополнительный выход узла 1 управления. R- и S-входа второго D-триггера 20 подключены к общей точке схемы, а D-вход - к его-инверсному выходу к к второму входу первого инвертора 21. Выход инвертора 21 через форсирующую RC-цепь 23 образует . выход узла 1 управления.

Узел 1 управления предназначен для формирования на его выходе управляющих однополярных импульсов напряжения вторым транзистором 3, а также для формирования на дополнительном выходе однополярных импульсов напряжения, синхронизирующих работу первого транзистора 2 путем его запирания в момент пауз на нуле, отпиранием синхронизирующих транзисторов 13 и t6. Этим исключается одновременное открытое состояние первого 2 и второго 3 транзисторов. Обмотка 7 положительной обратной связи - трансформатора 4 с ограничительным резис

0

0

,,

5

0

тором 10 служит источником питания для управления первым тpaнзиcтopo 2. Диод 1 1 предназначен для защиты перт- вого транзистора 2 от обратного напряжения. Форсирующая RC-цепь 12 предназначена для формированного запирания первого транзисторй 2 при поступлении на базу транзистора 13 синхронизирующего однополярного импульса напряжения с дополнительного выхода 1 управления.

На фиг. 2 изображено:

и, - напряжение на выходе генератора 17;

U-;) - напряжение на выходе RC-це- пи 18;

из - напряжение на инверсном выходе первого триггера 19;

и - напряжение на прямом выходе первого триггера 19j

Uj - напряжение на инверсном выходе второго триггера 20

и - напряжение на выходе первого инвертора 21

Uy - напряжение на выходе второго инвертора 22;

Uj - напряжение на выходной обмотке 6 трансформатора 4;

J - длительность фиксированной задержки управляющего импульса, исключающая одновременное открытое состояние транзисторов 2 и 3.

Преобразователь работает следующим образом.

Управление первым 2 и вторым 3 транзисторами осуществляется узлом 1 управления. Узел управления формирует управляющие импульсы напряжения следующим образом.

Импульсы напряжения, сформированные генератором 17 импульсов, (U) подаются на С-вход D-триггера 19. Он срабатывает по возрастающему фронту импул.ьСов напряжения генератора 17 и на его инверсном выходе устанавливается логическая единица, а на прямом выходе - логический ноль (Uj и и). Одновременно импульсы напряжения с выхода генератора 17 подаются на вход интегрирующей КС-цепи 18. Через промежуток времени 1, определяемый параметрами RC-цепи 18;на D-BXO- де D-триггера 19. устанавливается логическая единица и D-триггер 19 восстанавливает свое прежнее состояние (и и и). Длительность импульсов напряжения 1 выбирается из расчета времени рассасывания неосновных носителей в области базы первого 2 и второго 3 транзисторов, при котором возможно одновременно открытое их состояние, т.е. протекание сквозного тока.

Импульсы напряжения с инверсного выхода D-триггера 19 подаются на С-вход триггера 20, который включен по схеме счетного триггера. На выходе D-триггера 20 формируются одно- полярные импульсы напряжения, следующие через промежутки времени, равные длительности импульсов напряжения (Uj).

Импульсы напряжения с прямого выхода первого D-триггера 19 подаются через второй инвертор 22 на дополнительный выход узла 1 управления с длительностью 1 (U -,) в моменты времени, совпадающие с передним фронтом выходных импульсов напряжения генератора 17.

Одновременно импульсы напряжения с прямого выхода первого D-триггера

19подаются на первый вход, а с инверсного выхода второго D-триггера

20на второй вход первого инвертора 21, с выхода которого через форсирующую RC-депь 23 они поступают чере выход узла 1 управления на базу транзистора 3 (U(). Импульсы этого выхода имеют фиксированную задержку на нуле от начала импульса на длительность Z (фиг. 2).

При подаче управляющего импульса напряжения с выхода узла 1 управления (и) на вход второго транзистора 3 последний открывается. При этом конденсатор 9 через первичную обмотк 5 трансформатора 4 и открытый транзистор 3 разряжается, формируя положительный полупериод напряжения на выходной обмотке 6 трансформатора 4 (Ug, ). В промежуток времени (Uj) на обмотке 7 трансформатора 4 наводится напряжение,запирающее первый транзистор 2.

В момент окончания управляющего импульса (момент tj, Uj) транзистор 3 закрывается и напряжение на обмотках трансформатора 4 меняет свою полярность. Одновременно в момент tj с дополнительного выхода узла 1 управления поступает импульс напряжения, открывающий второй синхронизирующий транзистор 16, вызывая открывание первого синхронизирующего транзистора 13, которьй способствует

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

удержанию в закрытом состоянии первого транзистора 2, шунтируя база- эмиттерный переход первого транзистора 2 через открытый первый синхронизирующий транзистор 13 на время рассасывания неосновных носителей в области базы второго транзистора 3.

По окончании-подачи импульса напряжения с дополнительного выхода узла 1 управления в момент времени tg открывается транзистор 2 напряжением от обмотки 7 положительной обратной связи трансформатора 4. При этом конденсатор форсирующей RC-цепи 12 зарй- жается в полярности, соответствующей протеканию тока управления. В это время формируется отрицательный полупериод напряжения на выходной обмотке 6 трансформатора 4 - конденсатор 8 разряжается через открытый транзистор 2 и первичную обмотку 5 трансформатора 4 (Ug, .).

В момент времени t с дополнительного выхода узла 1 управления приходит импульс напряжения (U-,) на вход второго синхронизирующего транзистора 16. Синхронизирующие транзисторы 16 и 13 открываются и через открытый первый синхронизирующий транзистор 13 к управляющему база-эмиттерному переходу первого транзистора 2 прикладывается запрещающее напряжение,, т.е. транзистор 2 форсированно запирается напряжением конденсатора форсирующей RC-цепи 12. Первый транзистор 2 закрывается на длительность С- - длительность управляющего импульса с дополнительного выхода узла 1 управления и поступления управляющего импульса с выхода узла 1 управления, второй транзистор 3 (Ug, момент t ) формирует положительный полупериод напряжения на выходной обмотке 6 трансформатора 4 и в дальнейшем весь цикл работы повторяется.

Таким-образом, эффективность изобретения состоит в том, что обеспечивается симметричная работа плеч полумостового преобразователя с фиксированной задержкой f на нуле, обеспечивающей устранение сквозных токов, тем самым повьпиается КПД при одно- полярном бестрансформаторном управлении преобразователя.

Формула изобретения

1. Полумостовой преобразователь постоянного напряжения, содержащий

узел управления, выполненный по схеме широтНо-импульсного модулятора, первый и второй транзисторы, вклю- ченные по полумостовой схеме между с входным выводом и общей точкой, трансформатор, первичная обмотка которого первым выводом подключена к точке соединения транзисторов между собой, а вторым выводом подключена к выходу Ю конденсаторного делителя напряжения, включенного параллельно полумосту транзисторов, вторичная обмотка трансформатора соединена с выходными выводами, а обмотка положительной jj обратной связи одним выводом подключена к одному выводу резистора, а другим вьгоодом подключена к первому выводу первичной обмотки трансформатора, при этом база-змиттерный пере- 20 ход первого транзистора шунтирован встречно вкпюченньм диодом, а выход узла управления соединен с базой второго транзистора, отличающийся тем, что, с целью улучше- 25 ния качества выходного напряжения и повышения надежности путем ликвидации сквозных токов через транзисторы, . вход первого транзистора зашунтиро- ван силовой цепью первого введенного 0 синхронизирующего транзистора, база- эмиттерный переход которого, зашун- тированный первым резистором введе н- ного делителя напряжения, подсоединен к базовой цепи первого транзистора через введенную форсирующую , RC-цепь и к второму выводу упомянутого резистора, при этом база первого синхронизирующего транзистора через ВТОРОЙ резистор делителя напряжения и силовую цепь второго введенного синхронизирующего транзистора соединена с входным выводом, соединенным с силовым электродом второго транзистора, а база второго синхронизирующего транзистора подсоединена к дополнительному входу узла управления, выполненному обеспечивающим формирование на своем дополнительном выходе отпирающего второй синхронизирующий транзистор импульса заданной длительности в момент окончания формирования отпирающего первый транзистор импульса.

2, Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что узел управления выполнен в виде генератора импульсов, выход которого подключен к С-входу непосредственно и через интегрирующую RC-цепь к R-входу первого D-триггера, инверсный выход которого подключен к С-входу второго D-триггера, а прямой выход - к перво- -му входу первого инвертора и входу второго инвертора, выход которого образует дополнительный выход узла управления, при этом D-вход D-триггера и его инверсный выход подключены ;К второму входу первого инвертора, выход которого через форсирующую RC-цепь подключен к выходу узла управления.

Изобретение относится к электротехнике. Цель - улучшение качества выходного напряжения и надежности путем, ликвидации сквозных токбв.через транзисторы. Устройство выполнено на двух транзисторах по полумостовой схеме. В преобразователе осуществлено форсированное запирание одного из транзисторов, управляемого от обмотки положительной обратной связи и первого синхронизирующего транзистора. Последний, открываясь, не дает открытия силовому транзистору, тем самым осуществляя фиксированную задержку отпирания после запирания второго силового транзистора. Необходимая величина задержки соответствует величине импульса, формируемого в блоке управления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

АхИни °

mn

2S

Фа.2