Однотактный транзисторный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1991 года по МПК H02M3/335 

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

Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем активного запирания силового транзистора„

На фиг„ 1 приведена схема однотак- тного преобразователя; на фиг„ 2 - временные диаграммы напряжений и токов „

Преобразователь содержит силовой транзистор 1, коллектор которого соединен с концом первичной обмотки 2 силового трансформатора 3, начало которой соединено с входным выводом преобразователя +ЕП с Другой входной вывод преобразователя соединен с эмиттером силового транзистора 1, анодом защитного диода 4 и отводом от средней точки дополнительной обмотки трансформатора 3, разделяющим ее на участки 5 и 6о Катод диода соединен с

0

силовой транзистор 1 вводится в линейный режим (включающий транзистор 7 при этом также открывается)„ Ток базы транзисторов 1 и 7 ограничивается резистором 9с Когда транзистор 1 открывается, появляется его коллекторный ток (эпюра 1К), вследствие чего появляется напряжение на обмотке 5 трансформатора 3, а так как транзистор 7 открыт, то появляется ток i(0 Он поддерживает транзистор 1 открытым и вводит его в насыщениес После этого напряжение Ц.инхмо;Грт быть уменьшено, так как встугаи га в действие положительная обратная связь обмоток 2 и 50 При этом установившееся значение базового тока транзистора 1 равно Ig, и ограничивается резистором 14„ Далее на протяжении длительности импульса tи изменений в схеме не происходит, кроме увеличения тока коллектора транзистора 1, что определяется индуктивностью обмотки 2 трансформатора 3„

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания и автоматикио Цель изобретения - повышение КПД и надежности путем активного запирания транзистора,. Силовой транзистор 1 включается под действием импульса напряжения, подаваемого на UCUHX 16 вход включающего транзистора 7 через ограничивающий резистор 9 с вторичной обмотки 10 синхронизирующего трансформатора 11 о После завершения процесса форсированного включения силового транзистора, он поддерживается в открытом состоянии напряжением, поступающим с участка 5 дополнительной обмотки силового трансформатора 3 через резистор 14„ По окончании импульса напряжения синхронизации полярность напряжения на вторичной обмотке 10 синхронизирующего трансформатора изменяет знак, что вызывает отпирание выключающего транзистора 80 При этом от участка 6 дополнительной обмотки силового трансформатора 3 подается на вход силового транзистора 1 запирающий импульс напряжения0 2 ил„ « а с 05 ел Од о со 00 Фиг.1

„ 30

55

базой транзистора 1.и точкой соедине- 25 Выпрямительный диод при этом заперт и ния эмиттеров включающего 7 и выключающего 8 транзисторов о Базы этих транзисторов объединены и подключены через ограничивающий резистор 9 к началу вторичной обмотки 10 синхронизирующего трансформатора 11„ Конец этой обмотки соединен с эмиттером силового транзистора 1u Коллектор выключающего транзистора 8 через диод 12 и резистор 13 обратной последовательной диод- но-резистивной цепи соединен с концом дополнительной обмотки 6 трансформатора 3„ Начало ее через резистор 14 и диод 15 прямой последовательной ди- одно-резистивнои цепи подключено к коллектору включающего транзистора 7„ Вторичная обмотка трансформатора 2 через выпрямитель и фильтр соединена с выходными выводамиt

На фиг с 2 изображено исину- синхронизирующее напряжение, схемы, подаваемое на первичную обмотку 16 трансформатора 11; i у - выходной ток эмиттеров транзисторов 7 и 8; i ЈГ ток базы силового транзистора 1; i K ток

40

45

напряжение на подзаряд конденсатора фильтра и в нагрузку не поступаето

По окончании импульса t напряжение UCMt(y меняет свою полярность0 Это вызывает запирание включающего транзистора 7 и прекращение тока i1, а затем и tg Начинается процесс рассасывания избыточных зарядов из полупроводниковой структуры транзистора I, т0ес формируется процесс его запирания о От обратной полярности напряжения Ucw открывается транзистор 80 Поскольку на обмотке 6 имеется напряжение, определяемое открытым состоянием транзистора 1, то в базу его начинает поступать ток обратного направления (1), обусловливающий форсированное рассасывание заряда из транзистора 1„

Время рассасывания на временных

диаграммах обозначено 1:р, После окон- t

50

аачия tp начинает формироваться спад тока коллектора,. После запирания транзистора 1, напряжение на обмотке 6 сменяет свою полярность и ток I Ј прекращается,. Однако ток базы транзистора 8 не прекращается, так как на вторичной обмотке 10 трансформатора 11 присутствует отрицательное напряжение ,. Этот ток обусловливает отрицательное падение напряжения на диоде

коллектора транзистора 1; i, - ток через прямую диодно-рсзпстивную цепь 14, 15; 12. ток через обратную диод- но-резистивную цепь 12, 13„

Напряжение , подаваемое на вход устройства имеет увеличенную по отношению к установившемуся значению UЈ амплитуду, обозначенную как Uc. Этим увеличенным значением напряжения

30

55

5 Выпрямительный диод при этом заперт и

40

45

напряжение на подзаряд конденсатора фильтра и в нагрузку не поступаето

По окончании импульса t напряжение UCMt(y меняет свою полярность0 Это вызывает запирание включающего транзистора 7 и прекращение тока i1, а затем и tg Начинается процесс рассасывания избыточных зарядов из полупроводниковой структуры транзистора I, т0ес формируется процесс его запирания о От обратной полярности напряжения Ucw открывается транзистор 80 Поскольку на обмотке 6 имеется напряжение, определяемое открытым состоянием транзистора 1, то в базу его начинает поступать ток обратного направления (1), обусловливающий форсированное рассасывание заряда из транзистора 1„

Время рассасывания на временных

диаграммах обозначено 1:р, После окон- t

50

55

аачия tp начинает формироваться спад тока коллектора,. После запирания транзистора 1, напряжение на обмотке 6 сменяет свою полярность и ток I Ј прекращается,. Однако ток базы транзистора 8 не прекращается, так как на вторичной обмотке 10 трансформатора 11 присутствует отрицательное напряжение ,. Этот ток обусловливает отрицательное падение напряжения на диоде

4

, которое и поддерживает достаточно

малый начальный ток коллектора транзистора в запертом состоянии, что дает возможность подавать на коллектор его достаточно большое напряжение,

Таким образом, в схеме обеспечивается возможность создания достаточно большого обратного рассасывчкщего тока базы силового транзистора 1, что дает возможность получения мапьгх значений tpu После запирания транзистора

Iна его базе имеется отрицательное напряжение без применения каких-либо накапливающих конденсаторов„ Как в установившемся, так и в пусковом и других переходных режимах имеется запирающий ток базы транзистора 1„ Открывание транзистора 1 происходит не от источника ЕП, а от трансформированного синхронизирующим трансформатором

IIболее низкого напряжения,. На введение транзистора 1 в линейный режим требуется короткий импульс, которш может быть сформирован схемой управления о

Формула изобретения

Однотактный транзисторный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор с вторичной обмоткой, соединенной через выпрямитель и фильтр с выходными выводами преобразователя, первичной об-

5

0

0

моткой, подключении через силогои T-;,iH ;i;ifop к входные ш.пзодам ттрс . б- разопртэпя, ЦОПОЛЬИТРЛЫ ОЙ обьи-ч сий

С ОТВОДОМ ГТ С т;ДН ;; 704 , СО -ДЬЧ1Нной с эмиттером снловоп рачзис.Т( ра, причем начало ,ннтельн 1и обмотки прямую послегь 1влтелы1ук1 днофю- резкг.тч1-н ю цепь подкчл/чече к коллектору включающего тракзпс ivpa, имеющего гот ке тип проводимости, что и силовой транзистор, кгл.октор выключающего транзистора противоположного тгтги проводимости соедшк:ч с концом допол- нлте тън н обмотки i посге доча п.лг. ii Д}Ю;1,нс-j) чиг.тнвпую , :,П1ттерп включающего и вык.чючаки;. то т 1анзп(.,тороя г .jJOHbi п подк.г, V;L-IU.; к ба-JL: спл.пии о . рачзтсторя, a ели- ненные базы вк.чзлчалл.ч Ч о и выключа чце- Г(. V) анзисторон .- „дине иы гр.-з огра-- jiijuirB IHMUIIH реанс ср с началом :;горпч- HOII обгчггки сич:чронииф ю1цсго трансформатора, о т л п ч л i щ и и с я тем, что, с целью по.чпыгнил ( и надежности путем активного чмтгчапы силового транзистора, коне:; ртпГ Нчко-и обмотки e..JHxpoi:n3I p; Mji;cro . ранс ор- матора подкхшчв : к тм, сиювого транзистора, а встрочно параллельно б,ч я о-эмлттернок; Л р :;о т гчишвого транзистора ьютнчо аьт.р.-пог нй днод„

UCUH/

-t

t

t

фиг . 2