Импульсный регулятор напряжения Советский патент 1978 года по МПК H02M3/155 G05F1/56 

денсатор 5 подключен диод 6, параллельно котарому через диод 7 и резистар 8 подключен конденсатор 9, который через Вспомогательный тра.нзистор 10 и цепь из резистора // и конденсатора 12 подключен к .базе силового транз1И1Стора, шунтированной IB обратном направлении диодами 13. База транзистора 10 шунтирована в обратном направлении диодом i4 -и соединена яерез резистор 15 с дояолнительНЫМ тра.нзистором 16 и через резистор 17 с клом.мой 18, на которую подаются импульсы смещения ноложительной поляр,ности. Резистор //, Конденсатор 12 « диоды 13 образуют савместно с переходом база-эмиттер силового пранзистора 7 его базовую цепь.

В исхрд.нОМ состоянии конденсаторы 5, 9 « ./2 заряжены полярностью, указанной на чертеже.

Коммутация силового транзистора / осуществляется с помощью импульсов, подаваемых на клемМу 18 и на базу транзистора 16, причем при наличии импульса на клеМ;Ме 18 импульс на базу транзистора /5 не подается, и наоборот. При наличии имлульса на базе Т1ранзистора 16 последний переходит в состояние насыщения, и током, протекающем по контуру база-эмиттер транзистора / - конденсатор 12 с резистором //-(Диад 14-резистор 15--грач зистор 16, осуществляется включение транзистора /, до этого момента находившегося в обесточенном состоянии. При этом, поскольку в предшествующем цикле работы конденсатор 12 был заряжен полярностью, указанный ток в начальный момент Времени будет несколько больще величины, необходимой для насыщения транзистора /, и будет П1ри1ближаться к ней к концу данного интервала времени, когда из-за наличия указанного тока нроизойдет перезаряд конденсатора 12 обратной полярностью. Это обеопечиваег быстрый пере;вод транзистора / во включенное состояние «, соответственно, минимальные потери при его включении. При насыщенном состоянии транзистора / напряжение от источника 2 поступает на вход оглаживающего фильтра 3. Все это аремя транзисто|р 10 обесточен.

В конце рассмотренного интервала времени импульс управления снимается с базы транзистора 16 и подается на клемму 18. При этом транзистор 16 обесточивается, прерывается ток, удерживающий транзистор / в состоянии насыщения, начинает -протекать ток от кломмы 18 через резистор /7 и переход база-эмиттер транзистора 10, последний открывается, и от конденсатора 9 через транзистор 10, конденсатор 12, диоды 13 и переход база-эмиттер силового транзистора 1 начинает протекать мощный имлульс тока, что способствует быстрому переводу транзистора 1 в отключенное состояние и, соответственно, обеспечивает минимальные потери в силово1М транзисторе / .при его отключении. При отключенном состоянии транзистора 1 напряжение от источника 2 не поступает на фильтр

3 и на его входе равно нулю. В этом интервале времени происходит перезаряд конденсатора 9, к концу данного интервала импульс

тока уменьшается до минимальной величины,

необходимой для удержания транзистора / в обесточенном состоянии.

Затем рассмотренные процессы ;повторяются. На входе фильтра 3 об1разуется последовательность прямоугольных имаульссв, которая преобразуется фильтром в постоянное напряжение, поступающее на нагрузку 4. Величина напряжения на нагрузке 4 регулируется путем из.менения соотнощвния между длительностями .включенного и выключенного

состояний транзистора /.

Одновременно с рассмотренными процессами, определяющими состояние силового транзистора /, .происходят следующие процессы, определяющие величину напряжения на конденсаторе 9. В момент отключения транзистора / на его силовом переходе должен образоваться импульс перенапряжения, причем величина его воз|растает с увеличением тока нагрузки. -При этом энергия импульса перенапряжения расходуется на заряд конденсатора 5 (полярность указана на чертеже) через диод 6, причем поскольку энрегия импульса перенапряжения пропорциональпая току нагруз.ки, напряжение, до которого зарядится ко.ндепсатор 5, будет также пропорционально току нагрузки.

Разряд конденсатора 5 произойдет после перехода транзистора 1 в насыщенное состояние, когда энергия, записанная конденсатором

5, но контуру диод 7 - рез-истор 5 - конденсатор 9 - транзистор 1 начнет переда;ваться конденсатору 9 (т|ранзистор 10 в это время обесточен). Очевидно, что напряжение на конденсаторе 9 будет возрастать с увеличением

тока нагрузки.

Поскольку напряжение на конденсаторе 9 используется в следующем интерва.те коммутации, когда .будет открыт транзистор 10 для создания мощного им.пульса тока, запирающего транзисто.р /, очевидно, что запирание транзистора / будет происходить тем более мощным импульсом, чем больще ток, протекающий через его силовую цепь (ток Hanpysки). Следовательно, выбрав определенным

образом параметры схемы, можно как при минимальном, так и при максимальном токе нагрузки обеспечить малую величину коммутационных потерь в транзисторе / и схеме его управления, т. е. регулятора.

Подключение конденсатора 5 одновременно позволяет уменьшить амплитуду перенап;ряжений, что повыщает на.Д1ежность регулятора и (Представляет собой побочный положительный эффект. Надежность регулятора повышается также из-за .наличия диодов 13, предотвращающих возникновение на переходе база-эмиттер силового транзистора 1 больших перенапряжений.

В качестве импулыса смещения, подаваемого на клемму 18, может быть использовано

напряжение Постоянного тока. Принцип работы устройства при этом не изменяется. Базовая |цепь элемента / может не содержать элементов 11-13 или одного из НИХ, что также не изменяет принципа работы устройства.

Формула изобретения

1. Импульсный регулятор напряжения, содержащий подключенный ко входным зажимам силовой транзистор, к базе которого через дополнительный траиздастор подключен формирователь запирающего напряжения, причем переход эмиттер-база дополнительного транзистора шунтирован диодом, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, упомянутый формирователь запирающего напряжения выполнен .в виде включенных между эмиттером силового и коллектором вапомогательного транзисторов конденсатора и цепочки, состоящей из резистора и двух согласно включенных диодов, общая точка которых соединена с коллектором силового транзистора через дополнительный кояденсатор.

2. Им1пульсный регулято,р напряжения по п. 1, отличающийся тем, что между эмиттером вспомагательного и базой силового транзисторов включены параллельно соединенные резистор и конденсатор, а переход база-эмиттер силового транзистора шунтирован обратно включенным диодом.

i

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ № 1563682, кл. G 05 F 1/56, 1969.

2.Патент США № 3641424, кл. 323-17, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР № 321900, кл. Н 02 М 3/14, 1970.

4.Патент Франции № 2130053, кл. G 05 F 1/00, 1971.

8

л