Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M7/538 

Os

fc

со

&

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания. .Цель изобретения - повышение надежности путем исключения генерации при отсутствии синхронизирующих импульсов. Преобразователь выполнен на основе самовозбуждающегося двухтактного инвертора с двумя силовыми транзисторами 1 и 2 и с трансформатором 3. Первичная обмотка 4 и обмотка 5 положительной обратной связи трансформатора 3 имеют отвод от средней точки. Синхронизирующие импульсы подаются на управляющие входы 18 и 21 синхронизации и воздействуют на цепи баз дополнительных транзисторов 6 и 7, шунтирующих вход силовых транзисторов 1 и 2 соответственно. Конденсаторы 9 и 12 форсируют процесс запирания и отпирания силовых транзисторов 1 и 2. Конденсаторы 24 и 25 препятствуют развитию автогенерации при отсутствии синхронизирующих импульсов и взаимной блокировке дополнительных транзисторов 6 и 7. 2 з.п. ф-лы, 3 ил

Фив.1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.ц

Цель изобретения - повышение надежности путем исключения генерации при отсутствии синхронизирующих импульсов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - то же, вариант выполнения; на фиг. 3-диаграммы токов и напряжений, поясняющие работу преобразователя

(1б1,1б2-токи баз силовых транзисторов; UKI, Uwi, Uyi, Uy2 - напряжение на коллекторе силовых транзисторов, на первичной обмотке трансформатора и на управляющих выводах).в

Преобразователь (фиг. 1) содержит силовые транзисторы 1 и 2, которые подключают трансформатор 3 с первичной обмоткой 4, обмоткой 5 положительной обратной связи к источнику питания. Первый 6 и второй 7 дополнительные транзисторы шунтируют вход силовых транзисторов. Первый силовой транзистор 1 соединен кол- лектором с началом первичной обмотки 4, базой через параллельно соединенные первый резистор 8 и первый конденсатаор 9 - с коллектором транзистора 6 и эмиттером - с вторым входным выводом преобразова- теля 10. Второй силовой транзистор 2 соединен коллектором с концом первичной обмотки 4, базой через параллельно соединенные первый резистор 11 и первый конденсатор 12 - с коллектором транзистора 7 и эмиттером - с вторым входным выводом преобразователя 10.

Отвод от средней точки первичной обмотки 4 подключен к первому входному выводу преобразователя 13. Обмотка 5 по- ложительной обратной связи подключена концом через цепь второго резистора 14 и диода 15 к коллектору транзистора 6, началом через цепь второго резистора 16 и диода 17 к коллектору транзистора 7, а отводом от средней точки - к второму входному выводу преобразователя. Первый управляющий вход 18 синхронизации подключен через третий резистор 19 к коллектору транзистора 6 и через четвертый резистор 20 к базе транзистора 7. Второй управляющий вход 21 синхронизации подключен через третий резистор 22 к коллектору транзистора 7 и через четвертый резистор 23 к базе транзистора 6. База транзистора 6 через второй конденсатор 24 соединена с коллектором транзистора 7. База транзистора 7 через второй конденсатор 25 соединена с коллектором транзистора 6.Возможно подключение конденсаторов 24 и 25 к коллекторам транзисторов 6 и 7 через резисторы 19 и 22 соответственно. Встречно-параллельно переходу эмиттер-коллектор каждого из силовых транзисторов 1 и 2 могут быть включены диоды. Управляющие входы 18 и 21 синхронизации могут иметь однонаправленную проводимость. Общая точка вхо- дов 26 соединена с вторым входным выводом преобразователя.

На фиг. 2 блокирующий транзистор 27 включен своими переходами коллектор- эмиттер последовательно в цепь резистора 14, а база-эмиттер - последовательно в цепь резистора 19. Второй блокирующий транзистор 28 включен своими переходами коллектор-эмиттер последовательно в цепь резистора 16, а база-эмиттер - последовательно в цепь резистора 22.

Преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

На вход синхронизации подаются од- нополярные импульсы напряжения прямоугольной формы со скважностью, например, 2, сдвинутые относительно друг друга на выводах 18 и 21 входа синхронизации на 180° (фиг. 3). Частота сигнала синхронизации выбирается так, чтобы исключить насыщение сердечника выходного трансформатора, Предположим, что в момент времени to на вывод 18 поступает первый нечетный импульс напряжения синхронизации. На выводе 21 сигнал синхронизации отсутствует. Нечетный импульс напряжения синхронизации через резистор 20 открывает транзистор 7 и через резистор 8 с конденсатором 9 приоткрывает силовой транзистор 1. Открытый транзистор 7 через резистор 11 и конденсатор 12 шунтирует переход база-эмиттер силового транзистора 2. Через приоткрытый силовой транзистор 1 напряжение от источника питания поступает на половину первичной обмотки 4 трансформатора 3. В результате появляется напряжение на обмотке 5 и через цепь обратной связи 14 и 15 и резистор 8 с конденсатором 9 в базу силового транзистора 1 поступает отпирающий ток. За счет положительной обратной связи возникает регенеративный процесс и транзистор 1 лавинообразно открывается. Током, поступающим с обмотки 5 обратной связи, через цепь 14 и 15 заряжаются конденсаторы 9 и 25 и обеспечивается через резисторы 19 и 20 дополнительная составляющая тока базы, открывающего транзистор 7 и удерживающего его в открытом состоянии.

В момент времени ц нечетный импульс напряжения синхронизации снимается с вывода 18, а на вывод 21 поступает четный импульс напряжения синхронизации, который через резистор 23 открывает транзистор 6 и через резистор 22 поступает на коллектор транзистора 7 и соединенные с ним резистор 11 с конденсатором 12. Однако остающийся еще открытым в данный момент шунтирующий транзистор 7 понижает потенциал импульса синхронизации на входе базовой цепи силового транзистора 2, возникающее напряжение недостаточно для приоткрывания силового транзистора 2. Через открывшийся транзистор 6 к переходам база-эмиттер силового транзистора 1 и транзистора 7 прикладываются запирающие напряжения конденсаторов 9 и 25 соответственно. Транзисторы 1 и 7 закрываются. Закрываясь, силовой транзистор 1 прерывает ток через первичную обмотку 4 трансформатора 3. Это приводит к изменению полярности напряжения на обмотках трансформатора 3. Напряжение обратной связи через цепь 16 и 17 обратной связи и резистор 11с конденсатором 12 поступает на базу силового транзистора 2. Однако величина напряжения обратной связи в данный момент еще недостаточна для отпирания силового транзистора 2. Это обеспе- чивается соответствующим выбором параметров резисторов 14 и 16. Отпирание силового транзистора 2 происходит за счет поступающего на вывод 21 импульса напряжения синхронизации, потенциал которого на входе базовой цепи этого транзистора резко возрастает при запирании транзистора 7. Силовой транзистор 2 приоткрывается напряжением импульса синхронизации, поступающим на его базу через резистор 22 и резистор 11с конденсатором 12. Напряжение на обмотках трансформатора 3 возрастает. Напряжение обмотки 5, поступая через резистор 16 на базу силового транзистора 2, обеспечивает его лавинообразное открывание и удерживание в насыщенном состоянии до следующего переключения импульсов синхронизации на выводах 18 и 21 входа синхронизации.

При смене четного импульса напряжения синхронизации на входе синхронизации следующим за ним нечетным импульсом в момент времени t2 открывается транзистор 7, Через открытый транзистор 7 к переходу блза-эмиттер силового транзистора 2 прикладывается запирающее напряжение конденсатора 12, силовой транзистор 2 форсированно закрывается. При этом изменяется полярность напряжения на обмотках транформатора. Одновременно через открытый транзистор 7 прикладывается запирающее напряжение конденсатора 24 и к переходу

база-эмиттер транзистора 6, и он закрывается. Это создает условия для открывания силового транзистора 1, на базу которого начинает поступать через резистор 19 и ре- зистор 8 с конденсатором 9 импульс напряжения синхронизации, Силовой транзистор 1 приоткрывается, увеличивая напряжения на обмотках трансформатора 3. Напряжение, поступающее с обмотки 5 обратной

0 связи через цепь обратной связи и резистор 8 с конденсатором 9 на базу силового транзистора 1, обеспечивает его лавинообразное открывание и удерживание в насыщенном состоянии до следующего момента

5 смены импульсов синхронизации. Описанные процессы периодически повторяются, а на обмотках выходного трансформатора 3 вырабатывается переменное напряжение. При снятии сигналов синхронизации работа

0 преобразователя прекращается, так как энергии, накапливаемой в электромагнитном поле трансформатора 3, недостаточно для создания требуемой величины напряже-. ния на обмотке 5. необходимой для возник5 новения автогенерации. Диоды 15 и 17 препятствуют замыканию сигналов синхронизации на общий вывод 26 входа синхронизации через низкоомные сопротивления этих цепей. Включение диодов на входе

0 синхронизации требуется тогда, когда необходимо предотвратить воздействие напряжения цепей обратной связи на элементы логики (например, низковольтные) узла управления.

5

Работа варианта схемы преобразователя постоянного напряжения по фиг. 2 отличается от описанной выше тем, что напряжение обмотки 5 может поступать на

0 базы силовых транзисторов 1 и 2 только при условии, если открыты блокирующие транзисторы 27 и 28 соответственно. Поэтому снятие сигналов синхронизации, которыми также открываются блокирующие транзи5 сторы 27 и 28, прекращает работу преобразователя независимо от мощности его нагрузки и параметров цепей обратной связи. Блокирующий транзистор 27 открывается нечетным импульсом напряжения

0 синхронизации, поступающим через вывод 18 входа синхронизации, и создает условия для полного открывания и насыщения силового транзистора 1 за счет поступления на его базу через цепь 14 и 15 обратной связи

5 напряжения с обмотки 5 обратной связи, При снятии импульса синхронизации с вывода 18 транзистор 27 закрывается, разрывая цепь обратной связи и прерывая ток базы силового транзистора 1. Аналогично работает блокирующий транзистор 28.

Таким образом, снятие сигналов синхронизации прекращает работу преобразователя независимо от мощности его нагрузки и параметров цепей обратной связи. Введение блокирующих транзисторов, 27 и 28 делает поебразователь полностью управляемым, расширяя его функциональные возможности, например, путем выполнения его в виде стабилизирующего преобразователя с широтно-импульсной модуляцией.

Формула изобретения

5 3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что введены два блокирующих транзистора, каждый из которых включен переходом коллектор-эмиттер последовательно в цепь соответствующего 0 второго резистора и соединен эмиттером с коллектором соответствующего дополнительного транзистора, а переходом база- эмиттер включен последовательно в цепь соответствующего третьего резистора.

Tir--ffФие.2

L6Z

k%

Фие.З