Преобразователь напряжения Советский патент 1974 года по МПК H02M7/20 G05F1/64 

1

Изобретение относится к области электропитания радиоэлектронной аппаратуры может использоваться для получения переменного стабилизированного или нестабилизированного напряжения.

Известны преобразователи напряжения с самовозбуждением, содержащие два основных и два дополнительных транзистора, а также два диода и выходной трансформатор.

В известных преобразователях нанряжения с самовозбуждением происходит нежелательное рассеивание мон1,ности в токозадающей цепи, обеспечивающей запуск схемы и протекание базового тока транзисторов преобразователя. Эффективность известных мер снижения мощности, рассеиваемой на токозадающей базовой цени, невелика.

Указанное рассеивание мощности приводит к уменьщению к. п. д. преобразователя и к необходимости использования относительно мощных элементов в токозадающий цепи преобразователей больщой и средней мощности или к необходимости использования усилителя мощности, что резко усложняет устройство.

Использоваипе мощных элементов в токозадающей цени стабилизированных преобразователей с управлением по базовой цепи особенно нежелательно, так как в состав токозадающей цепи входит регулирующий транзистор, увеличение мощности которого приводит

к увеличению габаритов и веса преобразователя.

Целью изобретения является повыщение к. п.д. транзисторных преобразователей напряжения с самовозбуждением и уменьшение мощности токозадающей цепи.

Это достигается тем, что в предлагаемом нреобразователе каждая из двух базовых обмоток трансформатора включена между базой

основного транзистора и эмиттером дополнительного транзистора, коллектор которого соединен с коллектором соответствующего основного транзистора, причем базы обоих дополнительных транзнсторов соединены и подключены к токозадающей цепи, а между эмиттером каждого из дополнительных транзисторов и эмиттерами основных транзисторов включен диод. На фиг. 1 показана принципиальная схема

предлагаемого преобразователя напряжения; на фиг. 2 - временные эпюры напряжепий.

Преобразователь напряжения содержит два основных транзистора 1 и 2 и трансформатор 3, которые образуют двухтактную схему. Между базой основного транзистора 1 и эмиттером дополнительного транзистора 4 включена одна из базовых обмоток трансформатора 3. Коллектор транзистора 4 соединен с коллектором транзистора 1. Между эмиттером транзистора

4 и эмиттером транзистора 1 включен дополнительный диод 5. Аналогичным образом соединены между собой основной транзистор 2, донолнительный транзистор 6 и дополнительный диод 7. Базы дополнительных транзисторов 4 и 6 соединены и подключены к токозадающей цепи 8.

Конкретное выполнение токозадающей цепи 8 может быть различным. Она может содержать только пассивные элементы в случае нестабилизированного преобразователя или пассивные элементы совместно с транзисторами в случае стабилизированного преобразователя, с управлением по базовой цепи, когда токозадающая цепь входит в состав контура авторегулирования.

Преобразователь напряжения работает следующим образом.

После подключения питающего напряжения t/Bx с помощью токозадающей цепи 8 в базы транзисторов 4 и 6 задается некоторый ток. Этот ток усиливается транзисторами 4 и 6 и с их эмиттером через обмотки трансформатора 3 поступает в базы транзисторов 1 и 2. В силу флуктуации тока и неизбежной асимметрии схемы нарастание тока в одной из ее половин происходит быстрее, в результате чего один из основных транзисторов (например, транзистор 1) открывается ранее. Направление включения базовых и коллекторных обмоток трансформатора таково, что имеется положительная обратная связь, в результате чего возникают лавинообразные процессы открывания транзисторов 1 и 4 и закрывания транзисторов 2 и 6. После окончания весьма быстрых лавинообразных процессов транзисторы 1 и 4 оказываются открытыми, а транзисторы 2 и 6 закрытыми, что соответствует моменту ti на эпюрах фиг. 2.

После момента /i на коллекторе открытого транзистора 1 устанавливается небольшое положительпое напряжение UKO (фиг. 2,а), на его базе - небольшое положительное напряжение СУбо (фиг. 2,6), близкое к напряжению отсечки входной характеристики транзистора 1, на эмиттере транзистора 4 (фиг. 2, е) - отрицательное напряжение t/e-Ueoi, а на базе транзисторов 4 и 6 (фиг. 2,ж) также отрицательное напряжение

2 б бО 1 бО 4

где - напряжение на переходе эмиттер-база открытого транзистора 4.

После момента fi диод 5 закрыт напряжением t/б-i/Qoi- В то же время на коллекторе закрытого транзистора 2 поддерживается большое положительное напряжение UKS (фиг. 2,г), на его базе - отрицательное напряжение UQ-f/o7 - фиг. 2,д (где f/07 - прямое напряжение на открытом диоде 7). На эмиттере транзистора 6 (фиг. 2, е) -положительное напряжение t/o7. Таким образом, транзистор 6 закрыт отрицательным напряжением IJ -T-Uoi на переходе эмиттер-база, следовательно, весь ток из токозадающей цепи 8 .поступает только в базу транзистора 4. Отмеченное состояние неустойчиво. Оно поддерживается до тех пор, пока сердечник трансформатора 3 не войдет в насыщенное состояние в момент tz- Насыщение сердечника вызывает быстрый лавинообразный процесс закрывания транзисторов 1 и 4 при одновременном открывании транзисторов 2 и 6, после чего сердечник трансформатора начинает перемагничиваться в обратном направлении.

После момента t преобразователь приходит во второе неустойчивое состояние, когда на коллекторе открытого транзистора 2 имеется небольшое положительное напряжение , на его базе - небольшое положительное напряжение , на эмиттере открытого транзистора 6 отрицательное напряжение . а на базе транзисторов 4 и 6 - также отрицательное напряжение

i: - Ьб - (Убоа - во§

где Убоб - напряжение на переходе эмиттер-база открытого транзистора 6.

После момента tz диод 7 закрыт напряжением t/б-t/6o2. В это же время на коллекторе

закрытого транзистора 1 поддерживается большое положительное напряжение UKS, на его базе - отрицательное напряжение t/б- 05 (где t/05 - прямое напряжение на открытом диоде 5). На эмиттере транзистора 4-

положительное напряжение Uoa. Таким образом, транзистор 4 закрыт отрицательным напряжением f/s + Uo5 на переходе эмиттер - база, следовательно, весь ток из токозадающей цепи 8 поступает только в базу транжстора 6. Отмеченное состояние также неустойчиво. Оно продолжается до момента ta, когда сердечник трансформатора 3 опять входит в насыщение. Насыщение сердечника вызывает лавинообразный процесс закрывания транзисторов 2 и 6 при одновременном открывании транзисторов 1 и 4. Состояние после ta аналогично состоянию после ii. Далее процессы периодически повторяются. Симметрия схемы обспечивает получение

симметричных колебаний прямоугольной формы, которые в виде выходного напряжения вых могут быть сняты С обмотки трансформатора 3. В процессе работы преобразователя токозадающая цепь 8 поочередно обеспечивает протекание базового тока /бд дополнительных транзисторов 4 и 6.

Мощность РТ, рассеиваемая на токозадающей цепи, определяется выражением

я, (/„ + {;)./бд«

+ (.

Обозначив базовый ток основных транзисторов /бо. можно выразить мощность РТ, рассеиваемую в токозадающей (пусковой) цепи наиболее экономичного из известных преобразователей с самовозбуждением.

p; t/« + (t/e-t/6c,)J-/6o. Если-учесть, что (5д+1), где 5д - коэффициент усиления дополнительных транзисторов 4 и 6 от базы к коллектору, то f-« + Это значит, что мощность токозадаюнхей цепи в данном преобразователе может быть в (Вд+1) раз меньше, чем в известных преобразователях. Вместе с тем, суммарная мощность, рассеиваемая на обоих дополнительных транзисторах, значительно меньше мощности, которая рассеивается на токозадающей цепи известных преобразователей с самовозбуждением. Это объясняется тем, что напряжение на каждом дополнительном транзисторе в открытом состоянии f/Ko+() значительно меньше напряжения на токозадающей цепи известных преобразователей вх + (6 - 6о). Резкое уменьшение мощности, рассеиваемой в токозадающей цепи, и малая суммарная мощность, рассеиваемая на обоих дополнительных транзисторах, обеспечивают повышение к. п. д. данного преобразователя по сравнению с известными. Предмет изобретения Преобразователь напряжения с самовозбуждением, содержащий два основных и два дополнительных транзистора, а также два диода и выходной трансформатор, отличающийся тем, что, с целью повышения к. п. д. преобразователя и уменьщения мощности токозадающей цепи, каждая из двух базовых обмоток выходного трансформатора включена между базой основного транзистора и эмиттером дополнительного транзистора, коллектор которого соединен с коллектором соответствующего основного транзистора, причем базы обоих дополнительных транзисторов соединены между собой и подключены к токозадающей цепи, а между эмиттером каждого из дополнительных транзисторов и эмиттерами основных транзисторов включен диод.