Преобразователь постоянного напряжения в постоянное двухполярное напряжение Советский патент 1992 года по МПК H02M3/337 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к преобразователю постоянного напряжения в постоянное двухполярное, и может быть использовано при разработке вторичных ис- .точников питания, вырабатывающих разнополйрные напряжения с общим выводом.

Предлагаемое устройство является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1591157, опубликованному в 1990 г.

Известное устройство преобразователя содержит два транзисторных ключа, два накопительных конденсатора, два разделительных диода, n-p-п и р-п-р дополнительные транзистрры, два резистора начального смещения, каждый из которых одним выводом подключен к базам дополнительных транзисторов, а двумя другими выводами - к общему выходному выводу, два резистора, подключенных каждый одним выводом к базам ключевых транзисторов, а другим - к коллекторам n-p-п и p-n-р дополнительных

транзисторов, два конденсатора, подключенных одним выводом к базам дополнительных n-p-п и p-n-p-транзисторов, а другим выводами - соответственно к входным выводам положительной и отрицательной полярности.

Недостатком известного преобразователя является формирование двухполярно- го напряжения с максимальным значением, равным напряжению батареи, что ограничивает функциональные возможности преобразователя.

Целью предлагаемого изобретения является расширение области применения путем введения N дополнительных выходных каналов постоянного двухполярного напряжения, введением N дополнительных входных выводов, предназначенных для подключения к N промежуточным отводам источника питания, N пар допопнительных диодов и N пар дополнитепьны конденсаторов, КаЖДЫЙ ИЗ ДОПОДНИТР ЬМЧ (ЗХОДНЫХ

выводов соединен с разноименными первысл

С

о

а

ю

:к

ми выводами соответствующей пары дополнительных диодов, второй вывод каждого из которых соединен с выходным выводом соответствующего дополнительного выходного канала постоянного двухполярного напряжения, подключенным через соответствующий дополнительный конденсатор к общему выходному выводу преобразователя, Это дает возможность получить двухпо- лярное напряжение с промежуточными значениями напряжения, кратными напряжению одного элемента батареи, что увеличивает к,п.д., использования батареи элементов, исключает потери энергии на делителях напряжения, улучшает развязку каскадов устройства, подключаемого к предлагаемому преобразователю в качестве нагрузки.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема преобразователя постоянного напряжения в постоянное двух- полярное напряжение.

Преобразователь постоянного напряжения в постоянное двухполярное содержит ключевые n-p-п и р-п-р-транзисторы 1 и 2 соответственно, накопительные конденсаторы 3 и 4, разделительные диоды 5 и 6, дополнительные n-p-п и р-п-р-транзисторы 7 и 8 соответственно, резисторы 9 и 10 начального смещения, ограничительные резисторы 11 и 12. времязадающие конденсаторы 13 и 14. Кроме того преобразователь содержит источник 15 постоянного тока и сопротивлений 16. 17 нагрузок.

В устройство введены N дополнительных выходных каналов постоянного двухполярного напряжения 20, введены N дополнительных входных выводов 21, предназначенных для подключения к N промежуточным отводям источника питания, N пар дополнительных диодов 18 и N пар дополнительных конденсаторов 19.

Силовые транзисторы 1 и 2 своими эмиттерами подключены к общему проводу. Коллектор транзистора 1 подключен к положительному выводу источника 15 постоянного тока, а коллектор транзистора 2 - к отрицательному. Выводы источника 15 питания через разделительные диоды 5 и 6 подключены к конденсаторам 3 и 4, общее соединение которых подключено v. общему проводу. Параллельно накопительным конденсаторам 3 и 4 подключены через выходные выводы преобразователя сопротивления 16 и 17 нагрузок. Управляющие транзисторы 7 и 8 своими эмиттерами подключены к выходным отрицательному и положительному выводам преобразователя.

Коллектор n-p-п управляющего транзистора 7 через ограничительный резистор 12

подключен к базе p-n-р силового транзистора 2, а колллектор p-n-р управляющего транзистора 8 через ограничительный резистор 11 подключен к базе n-p-п силового транзистора 1. Базы управляющих транзисторов 7 и 8 через резисторы начального смещения 9 и 10 подключены к общему проводу. Время- задающий конденсатор 14 подключен одним выводом к положительному выводу

0 источника питания 15 постоянного тока, а другим выводом - к базе управляющего п-р- п-транзистора 7. Времязадающий конденсатор 13 подключен одним выводом к отрицательному выводу источника 15 посто5 янного тока, а другим выводом - к базе управляющего р-п-р-транзистора 8.

Каждый из дополнительных входных выводов 21 соединен с разноименными первыми выводами соответствующей пары до0 полнительных диодов 18, второй вывод каждого из которых соединен с выходным ВЫВОДОР 20 соответствующего дополнительного выходного канала постоянного двухполярного напряжения, подключенным

5 через соответствующий дополнительный конденсатор 19 к общему выходному выводу преобразователя,

Преобразователь работает следующим образом.

0При подключении источника постоянного тока 15 к контактам вход + и - преобразователя, открываются дополнительные транзисторы 7 и 8 под действием протекающих в ни;; базовых токов, задавае5 мых резисторами 9 и 10. Открывание дополнительных транзисторов 8 к 9 вызывает появление базозых токов, транзисторов 1 и 2, ограничиваемых резисторами 11 и 12. В силу разных усилительных свойств транзи0 сторов 1, 8 и 2, 7 скорость отпирания ключевых транзисторов 1 и 2 будет разной.

Если, для примера, предположить, что суммарное усиление транзисторов 1 и 8 больше, чем транзисторов 2 и 7, то ключевой

5 транзистор 1 откроется больше, а ключевой транзистор 2 - меньше,

Напряжение на коллекторах, по абсолютному значению 1-го транзистора - уменьшится, а транзистрра 2 - увеличится.

50 Эти приращения напряжений передаются через разделительные конденсаторы 14 и 13 соответственно на базы дополнительных транзисторов 7 и 8. При этом базовый ток ключевого транзистора 1 увеличивается, а

55 ключевого транзистора 2 еще уменьшится. Под действием положительной обратной связи возникает регенеративный процесс, приводящий к полному отпиранию ключевого транзистора 1 и запиранию ключевого

транзистора 2. Вывод + источника 15 подключается через открытый транзистор 1 к общему проводу. В этот момент накопительный конденсатор 4 заряжается через разделительный диод 6 до напряжения источника питания 15 за вычетом падения на- пряжения на транзисторе 1 и диоде 6. По мере заряда времязадающего конденсатора 13 базовый ток транзистора 8 уменьшается до нулевого значения, вызывая запирание дополнительного транзистора 8 и ключевого транзистора 1. Напряжение на его коллекторе увеличивается, вызывая появление базового тока дополнительного транзистора 7 и соответственно, отпирание транзисторов 7 и 2, что приводит к повторе- нию регенеративного процесса, приводящего к полному отпиранию ключевого транзистора 2 и запиранию ключевого транзистора 1. Вывод - источника питания 15 подключается к общему проводу. Накопи- тельный конденсатор 3 заряжается через разделительный диод 5 до напряжения источника питания 15 за вычетом падений напряжений на диоде 5 и транзисторе 2.

Напряжение на накопительном конден- саторе 3 - положительное относительно общего провода, -а напряжение на накопительном конденсаторе 4 - отрицательное, При каждом очередном замыкании ключевых транзисторов 1 и 2 дополнитель-

ные конденсаторы 19 через разделительные диоды 18 заряжаются до значения промежуточных напряжений, кратных напряжению одного элемента батареи 15, за вычетом падения напряжения на ключевых транзисторах 1 и 2 и разделительных диодах 18.

Формула изобретения Преобразователь постоянного напряжения в постоянное двухполярное напряжение по авт.св. № 1591157, отличающий- с я тем, что, с целью расширения области применения путем введения N дополнительных выходных каналов постоянного двухпо- лярного напряжения, введены N дополнительных входных выводов, предназначенных для подключения к N промежуточным отводам источника питания, N пар дополнительных и диодов и N пар дополнительных конденсаторов, каждый из дополни- тельных входных выводов соединен с разноименными первыми выводами соответствующей пары дополнительных диодов, второй вывод каждого из которых соединен с выходным выводом соответствующего дополнительного выходного канала постоянного двухполярного напряжения, подключенным через соответствующий дополнительный конденсатор с общим выходным выводом преобразователя.

Использование: в системах вторичного электропитания и автоматики для преобраТ зования постоянного напряжения. Сущность изобретения: силовые транзисторные ключевые транзисторы 1, 2 переключаются поочередно через полпериода вследствие перезаряда времязадающих конденсаторов 13,14 через резисторы 9,10. На накопительных конденсаторах 3 и 4 формируется двух- полярное напряжение основного выхода преобразователя. Дополнительные диоды 18 и дополнительные конденсаторы 19 позволяют сформировать на дополнительных выходных выводах двухполярное напряжение, частичное от входного напряжения. 1 ил.