Однотактный преобразователь постоянного напряжения Советский патент 1993 года по МПК H02M3/335 

Q.

Использование: преобразование и регулирование постоянного напряжения в системах вторичного электропитания. Сущность изобретения: светодиоды 6,8 опт- роное выполняют роль вентильного элемента в цепи размагничивающего участка первичной обмотки трансформатора 2. Фотодиоды 7, 9 этих оптронов через диод 5 включены встречно-параллельно переходу база-эмиттер транзистора 1. Фото-ЭДС фотодиодов 7. 9 обеспечивает активное запирание транзистора 1 на всем интервале размагничивания сердечника трансформатора 2. Благодаря этому уменьшаются потери в транзисторе 1 и повышается КПД преобразователя. 1 ил.

LJ:

00

со ел ел оэ

4

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования постоянных напряжений, например для питания интегрированных схем.

Целью изобретения является повышение КПД за счет форсированного запирания транзистора.

На чертеже представлена принципиальная схема однотактного преобразователя напряжения, содержащая п-р-п-транзис- тор 1, трансформатор 2, выпрямитель с сглаживающим фильтром 3, сопротивление нагрузки А, диод 5 и два оптрона, первый из которых состоит из светодиода 6 и фотодиода 7, а второй - из светодиода 8 и фотодиода 9. Трансформатор 2 имеет две обмотки: первичную и вторичную. Выводы вторичной обмотки подключены к соответствующим входным выводам выпрямителя 3 между выходными выводами которого подключена нагрузка 4. Клемма входного источника постоянного напряжения подключена к выводу от средней точки первичной обмотки трансформатора 2, первый крайний вывод которой подключен к коллектору транзистора 1, база которого подключена к катоду фотодиода 7 и клемме управления. Второй крайний вывод первичной обмотки подключен к катодам светодиодов 6 и 8, аноды которых подключены к эмиттеру транзистора 1, катоду диода 5 и общей шине. Анод диода 5 подключен к аноду фотодиода 9, катод которого подключен к аноду фотодиода 7.

В зависимости от конкретной схемы выпрямителя 3 энергия в нагрузку может поступать либо при открытом, либо при закрытом силовом транзисторе 1. Диод 5 служит для устранения шунтирующего влияния цепи фотодиодов 7 и 9 на внешний отрицательный сигнал, который может поступать на клемму управления (на базу транзистора 1). Параллельно включенные светодиоды 6 и 8 выполняют функцию возвратного диода.

Устройство работает следующим образом.

При открытом состоянии транзистора 1 энергия от входного источника Е накапливается в индуктивность трансформатора 2. Как только происходит снижение тока коллектора (закрывание) транзистора 1, через парал- лельно включенные светодиоды 6 и 8 начинает происходить возвращение этой энергии в источник входного напряжения. Протекающие при этом токи в светодиодах

6и 8 вызывают излучение в них квантов света, которое воздействует на фотодиоды

7и 9 и образует на них вентильное напряжение. Вентильное напряжение на одном

кремниевом фотодиоде (работающем в фотогальваническом режиме) примерно равно 0,7 В. Последовательно включенные фотодиоды 7 и 9 будет представлять батарею, напряжение которой знаком минус окажется приложенным к базе транзистора 1. Наличие отрицательного напряжения на базе будет способствовать форсированному закрыванию транзистора 1 и поддержанию его закрытого состояния до тех пор, пока не

произойдет до полного размагничивания сердечника трансформатора 2, т.е. пока не прекратится протекание тока в светодиодах 6 и 8.

Форсированное запирание транзистора 1 позволяет снизить потери на нем, что приводит к повышению КПД. Использование запирающего транзистора 1 напряжения со сборки фотодиодов 7 и 9 дает возможность применять для управления

преобразователем лишь импульсы положительной полярности, что позволит упростить схему управления (на чертеже не показана). В случае необходимости можно использовать большее число оптронов, светодиоды которых включаются параллельно, а фотодиоды - последовательно.

Формула изобретения Однотактный преобразователь постояиного напряжения, содержащий транзистор, эмиттером подключенный к первому входному выводу преобразователя, базой - к управляющему выводу, а коллектором - к началу первичной обмотки трансформзтора, отвод от промежуточной точки которой соединен с вторым входным выводом преобразователя, а ее конец через вентильный элемент - с первым входным выводом преобразователя, вторичная обмотка трансформатора через выпрямитель соединена с выходными выводами преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, в качестве вентильного элемента использованы параллельно включенные

светодиоды N оптрснов, фотодиоды которых соединены согласно последовательно в цепочку, подключенную через введенный диод между базой и эмиттером транзистора, причем направление проводимости фотодиодов встречно по отношению к направлению проводимости базоэмиттерного перехода транзистора.