Однотактный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1988 года по МПК H02M3/335 

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

Цель изобретения - повышение КГЩ.

На фиг, 1 представлена электрическая схема однотактного, преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2- диаграммы напряжений и токов в его элементах.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения содержит силовой транзистор 1, коллектор присоединен к первому выводу первичной обмотки 2 трансформатора 3, а база - к эмиттеру транзистора 4, управления, коллектор которого подключен к первичной обмотке 5 трансформатора 6 у

управления, базовая обмотка 7 которого соединена с управляющими переходами силового транзистора 1 и транзистора 4 управления через первьй резистор 8, второй 9 и третий 10 резисторы, первый 11, второй 12, третий 13 и четвертьш 14 диоды и конденсатор 15,

Однотактный преобразователь по-- стоянного напряжения работает следующим образом.

При подаче напряжения питания благодаря пусковому резистору 9 транзистор 4 приоткрывается, При этом появляющееся на обмотке 5 напряжение трансформируется в обмотку 7 и создает ток в цепи баз транзисторов 1 и 4, Развивается лавинообразный блокинг процесс открытия транзисторов 4 и 1,

Коллекторньш ток транзистора 1 прО текает через обмотку 2 выходного трансформатора. При-этом в электромагнитной системе выходного трансформатора 3 записывается энергия. По достижении сердечником трансформатора 6 насыщенного -состояния резко увеличивается коллекторный ток транзистора 4. Рабочая точка транзистора 4 нач-инает переходить на горизонтальную ветвь вОЛЬт-амперной выходной характеристики, что свидетельствует об увеличении напряжения, приложенного к транзистору 4, и соответствующем снижении напряжения на обмотке 5 и, следовательно, на обмотке 7, Ток базы начинает уменьшаться, вызьюая еще больший рост напряжения на транзисторе 4, и происходит лавинообразный про цесс закрытия транзистора 4,

Направление магнитного потока в сердечнике трансформатора 6 изменяется на противоположное.

Одновременно с транзистором 4 закрывается транзистор 1. После этого в резонансном-контуреJ состоящем из обмотки 2 и конденсатора ISj возникают электрические колебания и часть

энергии, запасенной в электромагнитной системе трансформатора 3, пере- .дается конденсатору 15. По достижении напряжением на конденсаторе 15 максимального значения ток в контуре спадает до нуля. Далее конденсатор начинает разряжаться как через трансформатор 3 и источник питания, так и через электрическую цепочку из резистора 10, диода 14, обмотки 5 и источник

питания. Направление тока через об- мртку 5 таково, что поддерживает направление изменения магнитного потока в сердечнике трансформатора 6, вследствие чего транзистор 4 остается закрытым до тех пор,, пока не разрядится конденсатор 15.

Когда конденсатор 15 полностью разрядится, ток через обмотку 5 и поток в сердечнике трансформатора 6

достигнут максимального значения (в данном направлении изменения)„ Максимального значения достигнет и ток через обмотку 2, направление его будет противоположно первоначальному,.

следовательно, сердечник выходного трансформатора 3 бз/дет перемагничива- ться,

Затем магнитный поток в сердечнике трансформатора 6 начинает уменьшаться, при этом в его обмотке 7 наведет- ся ЭДС, способствующая открытию трен- зистора 4 о

С oткpытиe E транзистора 4 отпирается и транзистор 1. Транзистор 1 и

диод 11 способствуют дальнейшему протеканию тока через обмотку 2, при этом обеспечивая процесс перемагничи- вания и отдачи энергии в источник питания. Ток снижается до нуля, затем меняет направление. Цикл повторяется ,

Принцип ра.боты однотакткого преобразователя для р ежима активной на-- грузки и обратного включения диода Б

ее цепи поясняют диаграммы напряже- НИИ и токов на фиг, 2.

При отпирании транзистора 4 в его цепи протекает ток 16 (фиг„ Ьа), форма которого свидетельствует о релшме ненасьш енного состояния матнито- провода трансформатора 6. При этом в коллекторной цепи транзистора 1 и в обмотке 2 протекает линейно нарастающий ток 17 (фиг. 1,6). При запирании транзисторов 4 и 1 (t) на их коллекторах возникают напряжения 18 (фиг. 1,в) и 19 (фиг. 1г), обусловленные суммой напряжений питания и ЭДС на обмотке 5 или на обмотке 2. При этом происходит заряд конденсатора 15 током 20 (фиг. 1,д). Когда магнитный поток в магнитопроводе трансформатора 2 спадает до нуля и напряжение на обмотках трансформаторов 6 и 3 начинает резко снижаться (t|), происходит разряд конденсатора 15 через обмотки 5 и 2. В результате в интервале времени tj - t, опреде- ляемом длительность разряда конденсатора 15, .происходит задержка включения (отпирания транзисторов 4 и 1, так как с обмотки обратной связи на их базовые переходы поступает запираю щее напряжение 21 (фиг. 1,е). При этом одновременно осуществляется перемагничивание магнитопроводов трансформаторов.

В результате подключения коллекто ра транзистора управления через последовательно включенные резистор и диод к коллектору силового транзистора, энергия, запасенная в конденсаторе, включенном параллельно коллекторному переходу силового транзистора, через первичные обмотки импульсного силового трансформатора и трансформатора управления, при запирании транзисторов частично возвращается в источник питания,, то обеспечивает по- вьшение КПД предлагаемого преобразователя. Разрядный ток конденсатора, протекая через обмотки трансформаторов, вызывает размагничивание их магнито- проводов, в результате чего трансформаторы работают на полном цикле петли гистерезиса магнитопроводов, что позволяет существенно снизить массу и габариты трансформаторов и схемы преобразователя в целом.

В связи с тем, что на время протекания разрядного тока конденсатора

через обмотку трансформатора управления транзистор управления находится в запертом состоянии, отпирание сило -вого транзистора происходит всегда после полного перемагничивания сердечника силового трансформатора, что обеспечивает благоприятный режим работы транзистора (исключаются возможные броски тока в его коллектор- - ной цепи) и повьпчает надежность работы преобразователя.

Формула изобретения

Однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержит силовой транзистор, эмиттер которого присоединен к первому входному выводу, коллектор - к первому выводу первичной обмотки выходного трансформа-тора, а база - к эмиттеру транзистор управления, база которого соединена через первый резистор с первым выводом базовой обмотки трансформатора управления, второй вьшод которой подключен к первому .входному выводу, второй вывод первичной обмотки вы- ходного трансформатор присоединен к второму входному выводу, а вторичная обмотка - к выходным выводам пре.сб- разователя, второй резистор, первый вывод которого подключен к второму входному выводу, третий резистор, четыре диода, конденсатор, первый вьгоод которого подключен к коллектору силового транзистора, отличающийся тем, что, с целью повьпиения КПД, второй выво.ц конденсатора, шунтированного первым диодом, присоединен к первому входному выводу, второй и третий диоды щунтируют база-эмиттерные переходы соЪтветст- - венно силового транзистора и транзистора управления, база которого под- ключена к второму выводу второго резистора, коллектор силового транзистора соединен через последовательную цепь из третьего резистора и четвертого диода с коллектором транзистора управления, соединенным через .первичную обмотку трансформатора управления с вторым входным выводом.

л/

20 i А

З

9 ГО

МНС

Изобретение относится к электро+ 0 - О технике и может быть использовано при проектировании вторичных источников .питания. Цель изобретекия - повьше- ние КПД. Преобразователь содержит силовой транзистор I,.через трансформатор 3 присоединенный к выходным вьшодам. База силового транзистора 1- подключена к эмиттеру транзистора 4 управления, коллектор которого подключен к первичной обмотке 5 транс форматора 6 управления. Базовая обмотка 7.трансформатора 6 управления соединена с входами силового транзистора 1 и транзистора 4 управления. Энергия, запасенная в конденсаторе. 15, подключенном параллельно силовому транзистору 1 через первичную обмотку 2 трансформатора 3 и первичную обмотку 5 трансф. рматора 6 управления, при запирании обоих транзисторов частично возвращается в источник питания. 2 ил. iff UP. f

i iji А

/si

-ЭЕM/fC

f

.

MffC