Преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1992 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике,, в частности, к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах питания устройств автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения - повышение надежности путем обеспечения активного запирания силовых транзисторов при нулевом уровне напряжения обмотки управляющего трансформатора, а также улучшение динамических характеристик путем обеспечения ненасыщенного режима силовых транзисторов.

На фиг. 1 показана принципиальная схема преобразователя напряжения; на фиг.2 - временные диаграммы его работы

Преобразователь напряжения содержит задающий генератор 1 с трансформатором 2 и модулятор 3, например широтно-импульсный, с управляющим трансформатором 4, вторичные обмотки 5 трансформатора 2 и обмотки б трансформатора 4 через формирователи 7 импульсов подключены к управляющим входам силовых транзисторов 8 и 9 усилителя 10 мощности. Каждый формирователь 7 содержит первый и второй управляющие транзисторы 11 и 12. Последовательно с вторичной обмоткой 6 включен пороговый элемент 13, например стабистор. Коллектор второго транзистора 12 подключен к конденсатору 14 и выпрямительному диоду 15. Между базой и коллектором транзистора 12 включен резистор 16. Усилитель 10 мощности подключен выходом к первичной обмотке выходного трансформатора 17, вторичная обмотка 18 которого подключена через выпрямитель 19 и фильтр 20 к выходным клеммам. Последние через устройство 21 обратной связи подключены к входу модулятора 3, вход синхронизации которого подключен к дополнительной обмотке 22

задающего трансформатора 2. Последняя через выпрямитель 23 и фильтр 24 подключена к цепям питания модулятора 3 и устройства 21 обратной связи.

Цепь питания задающего генератора 1

подключена к выходу устройства 25 запуска, первый вход которого подключен к входным клеммам, а второй вход через фильтр 26 и выпрямитель 27 подключен к дополнительной обмотке 28 трансформатора 17. Между вторым выводом обмотки 6 и коллектором соответствующего силового транзистора усилителя 10 мощности включен дополнительный диод 29.

Преобразователь напряжения работает следующим образом.

После подачи напряжения на входные клеммы устройства 25 запуска подают напряжение питания на задающий генератор 1 с трансформаторным выходом, который после этого генерирует прямоугольное напряжение на обмотках трансформатора 2 задающего генератора. При этом через диод

15 заряжается конденсатор 14 в каждом формирователе 7 импульсов.. Напряжение с обмотки 22 поступает через выпрямитель 23 и фильтр 24 на цели питания модулятора 3 и устройства 21 обратной связи и поступает

на вход синхронизации модулятора 3. Последний формирует на обмотках управляющего трансформатора 4 напряжение прямоугольной формы с паузой в нуле (длительность паузы регулируется в соотвегствии с принципом широтно-импульсной модуляции).

В момент времени ti (фиг.2) напряжением Ue на обмотке 6 управляющего трансформатора 4 включается первый

управляющий транзистор 11 формирователя 7 импульсов и включается напряжением Us (фиг.2) на обмотке 5 задающего трансформатора 2 силовой транзистор 8 усилителя 10 мощности.

В момент времени t2 (фиг.2) напряжение Ue на обмотке 6 становится равным ну- лю, управляющий транзистор 11 выключается. Базовым током через резистор 16 открывается транзистор 12, активно запирая силовой транзистор 8. Форма напряжения на управляющих входах силового транзистора 8. Us (фиг.2) показывает, что транзистор 8 активно заперт на протяжении всего нерабочего интервала времени (фиг.2). В интервале времени ts-t4 (фиг.2) формирователь 7 импульсов силового транзистора 9 формирует на управляющих входах последнего отпирающий импульс напряжения Ug, а в момент времени ts активно запирает его.

В результате напряжение Uio (фиг.2) на выходе усилителя 10 мощности имеет паузы, длительность которых определяется в соответствии с принципом широтно-им- пульсной модуляции. Это напряжение преобразуется до нужного значения трансформатором 17, выпрямляется фильтром 20 и поступает на выходные клеммы. Выходное напряжение регулируется устройством 21 обратной связи, подключенным к выходным клеммам. Дополнительная обмотка 28 трансформатора 17 через выпрямитель 27 и фильтр 26 подключена к устройству 25 запуска для питания системы управления.

Диод 29 обеспечивает ненасыщенный режим работы силовых транзисторов 8 и 9, причем величина напряжения коллектор-база открытого транзистора задается пороговым элементом 13.

Таким образом, преобразователь напряжения обеспечивает повышенную надежность при отсутствии управляющих импульсов, так как к управляющим входам силовых транзисторов приложено напряжение запирающей полярности, что обеспечивает их активное запирание и высокую помехоустойчивость.

Схема позволяет реализовать любой тип широтно-импульсной модуляции (с регулировкой фазы переднего фронта, заднего фронта широтно-модулированных импульсов), что расширяет ее функциональные возможности.

Кроме того, введение диода 29 позволяет улучшить динамические характеристики

преобразователя, обеспечивая ненасыщенный режим работы силовых транзисторов. При этом пороговый элемент выполняет функции нетолько элемента формирователя импульсов, но и элемента, задающего требуемый режим работы силовых транзисторов.

Формула изобретения

1. Преобразователь постоянного напряжения, содержащий задающий генератор с трансформатором и модулятор с управляющим трансформатором, вторичные обмотки которых через формирователи импульсов

подключены к управляющим входам силовых транзисторов усилителя мощности, причем каждый формирователь импульсов содержит два управляющих транзистора с разным типом проводимости, объединенные эмиттеры подключены к первому выводу вторичной обмотки управляющего трансформатора и к базе силового транзистора, коллектор первого управляющего транзистора, тип проводимости которого

совпадает с силовым, подключен через вторичную обмотку трансформатора задающего генератора к эмиттеру силового транзистора, а коллектор второго управляющего транзистора соединен с эмиттером силевого транзистора через конденсатор и через выпрямительный диод - с коллектором первого управляющего транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения

активного запирания силовых транзисторов при нулевом уровне напряжения обмотки управляющего трансформатора, в каждый формирователь импульсов введены пороговый элемент и резистор, причем пороговый

элемент включен между объединенными базами управляющих транзисторов и вторым выводом вторичной обмотки управляющего трансформатора, а резистор включен между коллектором и базой второго управляющего

транзистора.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик путем обеспечения ненасыщенного режима силовых

транзисторов, в. каждый формирователь импульсов введен диод между вторым выводом вторичной обмотки управляющего трансформатора и коллектором соответствующего силового транзистора,

Фиг. 2

Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразовательной технике, и может быть использовано в системах электропитания устройств автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - повышение надежности преобразователя путем обеспечения активного запирания силовых транзисторов при нулевом уровне на- пряжения обмотки управляющего трансформатора. Преобразователь содержит задающий генератор 1 с трансформатором 2, модулятор 3 с управляющим