Устройство для управления транзисторными ключами двухтактного преобразователя постоянного напряжения Советский патент 1989 года по МПК H02M7/5375 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высоковольтных маломощных источниках питания.

Целью изобретения является уменьшение энергопотребления.

На фиг.1 изображено устройство, выполненное по п.1 формулы изобретения; на фиг,2 - то же, вьтолненное по п. 2 форггулы изобретения.

Устройство (фиг.1) для управления транзисторньп ти ключами 1 и 2 двух- 1 тактного преобразопйтеля постоянного

напряжения с повьшшющим трансформатором 3, выполненным с двумя перви 1иыми полуобмотками 4 и 5 и вторичной обмоткой 6, обладающими приведенной к первичной стороне паразитной емкостью 7, содержит обмотку 8 обратной связи трансЛорматора 3, подключенную одним концом через ог- раничительньп резистор 9 к базе транзисторного ключа 1, зашунтиро- ванньц комьгутируюг(им диодом 10, а другим - к базе транзисторного ключа 2, зашунтированной коммутирующим

00 4:;:

00

диодом 11. Между точкой соединения полуобмоток А и 5 и базой транзистора 2 включен пусковой резистор 12, зашуитироранныЛ последовательно соединенными конденсатором 13 и резистором 14. Источник 15 питания включен между точками соединения эмиттеров ключей 1 и 2 и полуобмоток 4 и 5.

Устройство (фиг.2) содержит до- Q полнительно транзистор 16 и реяистор 17, подключенньй параллельно конденсатору 13, одна обкладка которого подключена к базе транзистора 16, а другая - к одному концу обмотки 8 jj через транзистор 16 и к точке соединения катодов диодов 10 и 11 непосредственно.

Устройство (фиг.1) работает еле- 20 дующим образом.

При подаче питающего напряжения от источника 15 через пусковой резистор 12 протекает базовьи ток ключа 2, в результате чего он приоткры- 25 вается и через полуобмотку 5 трансформатора 3 протекает нарастаюгций по величине коллекторный ток ключа 2. Одновременно через открытый пе- реход база-эмиттер ключа 2 заряжает- зо ся конденсатор 13 до напряжения пит -Uf9 где и к - напряжение база-эмиттер ключа 2. Прохождение нарастающего по величине тока через полуобмотку 5 трансформатора 3 вызы- вает появление напряжения на обмотке 8 обратной связи, создающее дополни- тельньп ток в цепи базы ключа 2, спп- собствующий лавинообразному развитию процесса открывания 2. ;;а- дд пряжение на коллекторе ключа 2 ограничивается на уровне 1 пит.. за счет прямого смещения перехода коллектор-база ключа 2 и диода 11 и рекуперации части энергии колебательного контура, образованного паразитными емкостью 7 и индуктивностью обмоток, трансформатора 3 в цепь источника 15 питания. Открытие ключа 2 вызывает начало колебательного процесса в этом резонансном контуре. Через полпериода собственных колебаний резонансного контура ЭДС на обмотках 4 и 5 трансформатора 3 меняет знак на противоположный,

в результате чего напряжение с обI

мотки 8 обратной спяяи окажется п

момент времени отпираюп1им для ключа 1 и запирающим для ключа.

45

50

j

0

5 о д

5

0

2. Ключ 2 закрывается, а ключ 1 открывается, что приводит к появлению на первичной полуобмотке 4, подключенной к коллектору ключа 1, напряжения, величина которого ограничивается по описанному принципу. Начиная с третьего полупериода собственных колебаний резонансного контура, ключ 2 остается закрытым за счет напряжения на конденсаторе 13, определяемом как среднее значение между напряжением пиг +U| j-2+U,, и напряжением И - Ug , что вызывает смещение потенциала базы ключа 2 до уровня ниже порогового значения. Однако при достижении напряжения полуобмотки 5 величины Up,. U н переход коллектор-база ключа 2 кратковременно открывается и через смещенньй в инверс- Hbtfi режим коллекторный переход ключа 2 и диод 11 осуществляется рекуперация энергии колебательного контура п цепь источника 15 питания и частичный подзаряд конденсатора 13. С началом четвертого полупериода открывается ключ 1 и работа преобразователя происходит по описанному принципу. Таким образом, в процессе работы преобразователя ключ 2 открывается только в момент подачи питающего напряжения, т.е. в первый полупериод колебательного процесса. В последую- 1дие полупериоды он находится в закрытом состоянии за счет напряжения на конденсаторе 13 и лишь при достижении напряжения на полуобмотке 5, подключенной к коллектору ключа 2, определенной величины ( , ) кратковременно открывается коллекторный переход этого ключа и она работает как элемент рекуперации энергии. Одновременно происходит ограничение амплитуды импульса.

Ключ открывается при каждом полупериоде колебательного процесса. Отсюда следует, что подключение параллельно пусковому резистору 12 конденсатора 13 переводит преобразователь из двухтактного режима в одно- тактный. Емкость 7 определяет резонансную частоту контура, а резистор 14 ограничивает ток заряда конденсатора 13.

Устройство (фиг.2) работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения через пусковой резистор 12 протекает

1525848

пы/ ток ключа 2, в результате О о он приоткрывается и через полутку 5 трансформатора 3 протекает стающий по величине коллекторный ключа 2, одновременно происходит д конденсатора 13 через делиь, в результате чего транзистор закрыт.

тра пре ния выпо обм 10 ной меще щего рой мути 15 подк торн точк мото тани 20 друг рези комм для зист 25 мути подк теро выво ча 30 умен снаб конд го п му в гая ной

Открывание ключа 2 вызывает начало колебательного процесса в резонансном контуре, образованном паразитными индуктивностью обмотки и емкостью 11 обмотки трансформатора 3 Через полпериода собственных колебаний ЭПС на обмотках 4 и 5 трансформатора 3 меняет знак на противоположный, в результате чего ключ 2 закрывается, а ключ 1 открывается. В течение этого промежутка времени одновременно заряжается конденсатор 13, в результате чего транзистор 16 полностью открывается, шунтируя переход база-эмиттер ключа 2. В последующие полупериоды собственных колебаний резонансного контура ключ 2 находится в закрытом состоянии за счет закороченного перехода база-эмиттер этого ключа транзистором 16.

Двухстороннее ограничение амплитуды переменного напряжения на первичной обмотке трансформатора 3 осуществляется так же, как и в устройстве на фиг.1.

Таким образом, благодаря переводу двухтактного транзисторного преобразователя в однотактный резонансный режим работы путем запирания базо- эмиттерпого перехода одного из транзисторных ключей преобразователя и смещения его Сазо-коллекторного перехода в инверспьп режим, достигается уменьшение : энергопотребления преобразователя.

р м у л а

и 3 о б р е т е и и я

О о

1 . Устройство для управления транзисторными ключами двухтактного преобразователя постоянного напряжения с повышающим трансформатором, выполненным с двумя первичными полуобмотками, содержагцее обмотку обрат- 0 ной связи, предназначенную для размещения на магнитопрояоде повышающего трансформатора, один конец которой подключен к аноду первого коммутирующего диода и предназначен для 5 подключения к базе первого транзисторного ключа непосредственно и к точке соединения первичных полуобмоток с одним выводом источника питания через пусковой резистор, а 0 другой конец через ограничительный резистор подключен к аноду второго коммутирующего диода и предназначен для подключения к базе вторйго транзисторного ключа, причем катоды ком- 5 мутирующих диодов предназначены для подключения к точке соединения эмиттеров транзисторных ключей с другим выводом источника питания, отличающееся тем, что, с целью 0 уменьшения энергопотребления, оно снабжено резистором и отключающим конденсатором, одна обкладка которого подключена через резистор к одн.о- му выводу источника питания, а другая - к одноггу концу обмотки обратной связи.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что оно снабжено транзистором и дополнительным резистором, подключенным параллельно конденсатору, одна обкладка которого подключена к базе транзистора, а другая - к одному концу обмотки обратной связи через транзистор и точке соединения катодов коммутирующих диодов непосредственно.

5

0

5

о 9- iJnufrj

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в высоковольтных маломощных источниках питания. Цель изобретения - уменьшение энергопотребления - достигается благодаря переводу двухтактного транзисторного преобразователя в однотактный резонансный режим работы с собственной частотой колебательного контура, образованного паразитными индуктивностью и емкостью повышающего трансформатора преобразователя, путем запирания базо-эмиттерного перехода одного из транзисторных ключей преобразователя и смещения его базо-коллекторного перехода в инверсный режим. В одном случае этот режим обеспечивается включением конденсатора параллельно пусковому резистору преобразователя. В другом случае этот режим можно реализовать шунтированием базо-эмиттерного перехода одного из транзисторных ключей преобразователя с помощью вспомогательного транзистора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

и

14

& i/#6/x.

i /J f

f2

фиг. I

6 ивык.