Преобразователь напряжения Советский патент 1992 года по МПК H02M7/537 H03K17/60 

сл

с

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания. Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения потерь в силовом транзисторе. Преобразователь напряжения содержит транзисторный ключ с трансформатором 8 тока, в котором осуществляется пропорциональное токовое управление. В первичной обмотке трансформатора 8 тока имеется дополнительный вывод 20, к которому подключен коллектор введенного дополнительного транзистора 15, отпирающийся на время, достаточное для рассасывания избыточного заряда в базе силового транзистора 1, что уменьшает длительность фронта спада тока. 2 ил.

VI ю ел

OJ СЛ

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках электропитания.

Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения потерь в силовом транзисторе преобразователя.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого преобразователя напряжения; на фиг.

2- эпюры, поясняющие работу схемы.

В тексте приняты следующие обозначе- ния: 1 - основной транзистор, 2 - нагрузка,

3- входные выводы (основной источник питания), первый 4 и второй 5 выводы для подключения вспомогательного источника питания, 6 - импульсный генератор напря- жения, 7 - первый дополнительный транзистор, 8 - трансформатор тока, 9 - размагничивающая обмотка трансформатора тока, 10 - резистор запуска, 11 - рекуперирующий диод, 12 - базовая обмотка основного транзистора, 13-силовая обмотка основного транзистора, 14 - шунтирующий диод, 15 - второй дополнительный транзистор, 16 последовательная RC-цепь,

17 - резистор, 18 - диод, 19 - резистор, 20 -дополнительный вывод, 21 - конденсатор, 22 - диоды.

Преобразователь напряжения содержит основной транзистор 1 и нагрузку 2, последовательно подключенные к входным выводам 3, первый 4 и второй 5 выводы для подключения вспомогательного источника питания, импульсный генератор б напряжения, подключенный к базовому выводу первого дополнительного транзистора 7 и общему выводу схемы, трансформатор 8 тока, размагничивающая обмотка 9 которого подключена к коллектору первого дополнительного транзистора 7 и через резистор 10 запуска и рекуперирующий диод 11 к выво- дам 4 и 5 вспомогательного источника питания, базовая обмотка 12 подключена к переходу база-эмиттер силового транзистора 1 через последовательно соединенные диоды 22, шунтированные конденсатором 21, а силовая обмотка 13 включена последовательно в эмиттерную цепь силового транзистора 1, переход база- эмиттер силового транзистора 1 шунтирован резистором 19. Эмиттер второго дополнительного транзистора 15, комплиментарного первому дополнительному транзистору 7, подключен к выводу 4 вспомогательного источника питания, база подключена через последовательную RC-цепь 16 к коллектору первого дополнительного транзистора 7, соединенного с катодом диода 14, анод диода 14 подключен к общей точке схемы, коллектор дополнительного транзистора 15 через диод 18 подключен к

введенному отводу 20 от первой обмотки 9 трансформатора 8 тока, переход база-эмиттер дополнительного транзистора 15 шунтирован резистором 17.

Преобразователь напряжения работает следующим образом.

В течение времени открытого состояния вспомогательного транзистора 7 трансформатор 8 тока намагничивается током, протекающим через резистор 10 и обмотку 9. Силовой транзистор 1 находится в запертом состоянии. При подаче запирающего импульса от генератора 6 вспомогательный транзистор 7 запирается и на обмотке 9 возникает импульс напряжения, который приводит к появлению отпирающего напряжения на обмотке 12. Благодаря магнитной связи обмоток 12 и 9 происходит лавинообразный процесс включения силового транзистора 1. На обмотке 9 наводится ЭДС, пропорциональная напряжению на обмотке 12. При открытии первого дополнительного транзистора 7 (в отсутствии второго дополнительного транзистора 15) ЭДС закорачивается через диод 11. После окончания процесса рассасывания в силовом транзисторе 1, на его базе напряжение меняет знак, а через вспомогательный транзистор 7 и обмотку 9 продолжает протекать ток намагничивания. Диод 14 блокирует выбросы напряжения, возникающие на обмотке 9 и защищает дополнительный транзистор 7.

Амплитуда отрицательного импульса напряжения, возникающего на базе силового транзистора 1 в момент его запирания, определяется энергией, накопленной в трансформаторе 8, и наличием отрицательного смещения на конденсаторе 21. В процессе рассасывания заряда в базе силового транзистора 1 напряжение на обмотке 12 мало, напряжение база-эмиттер транзистора 1 близко к нулю (фиг. 2, а). В этом случае из-за различной скорости рассасывания зарядов в переходах эмиттер-база и коллектор-база происходит затягивание длительности спада коллекторного тока (фиг. 2, б). Такое явление приводит к значительным потерям мощности в транзисторе и снижает надежность. Увеличение амплитуды отрицательного импульса путем увеличения количества диодов 22 не обеспечивает сокращение времени спада тока. При малом напряжении на обмотке 12 скорость рассасывания остается низкой. При этом наличие второго дополнительного транзистора 15 в момент открытия первого дополнительного транзистора 7 через RC-цепь 16 на базу транзистора 15 поступает отпирающий импульс. Длительность импульса выбирается не меньшей, чем время рассасывания в силовом транзисторе 1. Таким образом, на время рассасывания к отводу 20 обмотки 9 оказывается приложенным напряжение вспомогательного источника питания.

Это приводит к возникновению отрицательного импульса напряжения на обмотке 12 до завершения процесса рассасывания (фиг.2,в) и резко укорачивает фронт спада тока транзистора 12 (фиг. 2 г).

Подключение дополнительного транзистора 15 с диодом 18 защиты от обратного напряжения эквивалентно кратковременному изменению коэффициента трансформации трансформатора 8. Диоды 22 с конденсатором 21 не являются обязательными. Они обеспечивают отрицательное смещение на базе транзистора 1 после окончания рассасывания, что повышает помехоустойчивость.

Предлагаемое решение полностью исключает явление затягивания фронта спада тока и обеспечивает его длительность, соответствующую ненасыщенному режиму работы транзистора. Это позволяет иметь минимальные потери в насыщенном состоянии и максимально использовать частотные свойства транзистора. Снижение динамических потерь мощности в транзисторе повышает надежность преобразователя напряжения.

Формула изобретения

Преобразователь напряжения, содержащий основной транзистор, силовая цепь которого соединена последовательно с

0

5

0

5

0

цепью нагрузки и через силовую обмотку токового трансформатора подключена к входным выводам, а базовая обмотка одним выводом подключена к управляющему входу транзистора, а другим выводом - согласно последовательно к силовой обмотке, размагничивающая обмотка соединена последовательно с силовой цепью дополнительного транзистора и рекуперирующего диода, общая точка каждых соединена с первым выводом для подключения вспомогательного источника, второй вывод которого через резистор запуска подключен к точке соединения рекуперирующего диода и размагничивающей обмотки, причем управляющий вход дополнительного транзистора подключен к импульсному генератору напряжений диод, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения потерь в силовом транзисторе, в него введен второй дополнительный транзистор, комплиментарный первому, эмиттер которого подключен к второму выводу вспомогательного источника питания, база через последовательную RC-цепь подключена к коллектору первого дополнительного транзистора, а коллектор через диод подключен к обмотке, обра- зованной между дополнительным выводом размагничивающей обмотки трансформатора и выводом, подключенным через резистор к первому выводу вспомогательного источника питания.

35

Ф,л

I -J С.