Преобразователь напряжения Советский патент 1981 года по МПК H02M7/537 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к электр 5 технике, в частности к статическим преобразователям напряжения, и может быть использовано при разработке источников питания радиоэлетронных устройств, индуктивных датчиков и других потребителей электрической энергии.

Известны преобразователи напряжв41ия, которые содержат два транзистора, трансформатор с обмотками положительной обратной связи и вр«мязадаюиую: RC-цепь. Транзисторы поочередно подключают к источнику постоянного напряжения полуобмотки трансформатора. Продолжительность откриытого состояния каждого транзистора згщается параметрами RC-цепи 1 и 2 .

Недостатки эти преобразователи заключаются в том, что во-первых ток нагрузки преобразователя напряжения оказывает значительное влияние на изменение частоты выходного напряжения, что ограничивает область применения его по прямому назначению, во-вторых, при отсутствии нагрузки переключение транзисторов происходит за счет насыщения выходного трансформатора, а это ведет к искажению формы выходного напряжения и переключение транзисторов в энергетически напряженном режиме из-за значительного возрастания тока Намагничивания трансформатора к моменту закрывания очередного транзистора. В одном из известных устройств указанные недостатки устранены, однако преобразователь

0 напряжения сложен, а из-за наличия существующего разброса параметров диодов возможно появление ассиметрии в полупериодах переключения транзисторов. Асимметрия проявляется

5 в дополнительной загрузке по току одного иэ транзисторов преобразователя напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь напряжения,

0 содержащий два силовых транзистора, коллекторы которых присоединены к соответствующим первичным обмоткам выходного трансформатора и к одним из концов времязадаквдих резисторов,

5 другие концы которых связаны с времязадеиощим конденсатором, транзисторов и обмоткали положительной обратной связи зЗ ,

Однако этот преобразователь имеет невысокую нагрузочную способность. Это связано с тем, что в устройстве величина тока нагрузки определяется значением трех параметров;номинальным напряжением источника питания, Величиной сопротивления вр мязадающих резисторов и коэффициентом уси ления транзисторов. Транзисторы имеют определенное конечное значение коэффициента усиления. Дл-я заданного номинального напряжения источника питания реализация необходимой нагрузочной спосо ности преобразователя напряжения достигается за счет соответствующего выбора величины время задающих резисторов где Uj - напряжение источниика пита ния ; ток нагрузки (не учитывается ток намагничивания трансформатора ввиду его малости); коэффициент усиления транзисторов . Величина рассеиваемой мощности на времязадающих резисторах,и, следовательно, их вес и габариты определяются значениями питающего напря жения и тока нагрузки :)нД 2и„ „ иц.Зн I f R-iБ 2где - ток в цепи базы транзистор Поэтому величина максимальной на грузки преобразователя напряжения, в первую , ограничивается пр емлемыми габаритами времязадающих резисторов. В известном устройстве при значе ниях питающего напряжения 10-5 В ст новится заметным отрицательное влияние ответвления части тока перезаряда конденсатора из цепи базы откр того транзистора в цепь его коллектора через времязадающий резистор связанное с тем, что у открытого транзистора падение напряжения в це коллектор-эмиттер меньше, чем в цепи база-эмиттер. Чем меньше напряже ние источника питания, тем большая часть тока ответвления из цепи базы Это ведет к уменьшению тока базы, и Фледовательно, нагрузки преобразО . Цель изобретения - повышение нагрузочной способности преобразователя напряжения. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе напряжения времязадаюгдий конденсатор соединен сдругими концами времязадаквдих резисторов и с одним из концов вышеупомянутых обмоток обратной свя зи, другие концы которых подключены к базам транзисторов непосредствен но. На фиг. 1 изображена схема преобразователя напряжения; на фиг. 2 временные диаграммы напряжений и токов на основных элементах устройства в процессе его работы. Схема (фиг. 1) содержит обмотки 2 и 3 положительной обратной связи трансформатора 1, времязадающие резисторы 4 и 5/ транзисторы 6 и 7, времязадакадий конденсатор 8, источник 9 постоянного напряжения, цепь 10 основной нагрузки устройства. На диаграммах (фиг. 2) обозначены напряжение на коммутирующем конденсаторе, напряжение на переходе коллектор-эмиттер транзистора б (7), напряжение на переходе база-эмиттер транзистора б (7), )д - ток в цепи базы транзистора б (7). Полуобмотки трансформатора 1 периодически подключаются к источнику 9 постоянного напряжения транзисторами 6 и 7. В .базовые цепи транзисторов включены обмотки 2 и 3 положительной обратной связи трансформатора 1. Конденсатор 8 включен в последовательную цепь с обмотками 2 и 3, его обкладки дополнительно подключены через времязадающие резисторы 4 и 5 к коллекторам транзисторов 6 и 7. При подаче питающего напряжения на преобразователь напряжения транзисторы 6 и 7 начинают открываться по цепи базы током, протекающим через резисторы 4 и 5 от источника 9 постоянного напряжения 9. Вследствие существующего разброса частотных характеристик транзисторов один из транзисторов, например 6, открывается быстрее , что при наличии обмоток 2 и 3 положительной обратной связи ведет к регенеративному процессу открытия транзистора 6 и закрытия транзистора 7. С этого момента времени начинается зар5Щ конденсатора 8 по цепи: источник постоянного напряжения 9, прлуобмотка трансформатора 1, резистор 5, конденсатор 8, обмотка 2 и переход база-эмиттер транзистора 6. Ток заряда конденсатора 8, протекая по цепи базаэмиттер транзистора 6, насьапает последний, кроме того, по цепи базы транзистора протекает ток от обмотки 2 положительной обратной связи, ограниченный сопротивлением резистора 4. При заряде конденсатора 8 до величины напряжения, равного сумме напряжений на обмоткгис 2 и 3 положительной обратной связи, ток, протекающий через резистор 5, коммутируется из цепи базы транзистора 6 в цепь базы транзистора 7. Транзистор 7 открывается, а транзистор 6 закрывается. За счет обмоток положительной обратной связи процесс коммутации транзисторов носит регенеративный характер. По окончани процесса переключения транзисторов полярность напряжений на обмотках трансформатора изменяется на противоположную и конденсатор начинае перезаряжаться по цепи: источник постоянного напряжения 9, полуобмотка трансформатора 1, резистор 4, конденсатор 8, обмотка 3 и переход база-эмиттер транзистора 7.

По истечении времени, равного полупериоду частоты выходного напряжения, напряжение на конденсаторе 8 опять достигает величины, равной сумме напряжений на обмотках 2 и 3, вследствие чего вновь начинается процесс переключения транзисторов. Транзистор 7 закрывается, а транзистор б открывается. В этом состоянии cxehtti в течение второго полупериода частоты выходного напряжения происходит очередной перезаряд конденсатора. Далее процесс повторяется в описанной последовательности.

В преобразователе напряжения за счет изменения схемных взаимосвязей не только отсутствует ответвление тока из цепи базы транзистора при любом значении напряжения источника питания, имеющее место в известном устройстве, а наоборот по цепи базы открытого транзистора протекает сумма токов: ток перезаряда конденсатора и ток, создавае1«лй обмоткой трансформатора в замкнутой цепи: переход база-коллектор открытого транзистора, времязадапций резистор и обмотка трансформатора. В связи G этим значение тока базы открытого транзистора в предлагаемом устройстве больше, чем в известном, и следовательно, вьпие его нагрузочная способность. За сче этого можно увеличить величину сопротивления времязадающих резисторо и, тем самым, снизить рассеиваемую на них могдиость, а следовательно, уменьшить вес и габариты устройства

Такой преобразователь напряжения, имея ряд положительных качеств, таких как повышенная нагрузочная способность, стабильность частоты, облег-, ченный режим коммутации транзистора ввиду отсутствия насыщения трансформатора, высокая надежность (устройство работоспособно даже при выходе из строя одного из транзисторов) может быть применен при разработке источников переменного напряжения высокой частоты или преобразователей постоянного напряжения в постоянное .

Наибольший эффект устройство обеспечивает при разработке маломощных низковольтных источников питания.

Формула изобретения

0

Преобразователь напряжения, содержащий два силовых транзистора, коллекторы которых присоединены к соответствукщим первичным обмоткам выходного трансформатора и к одним из концов времязадакядих резисторов,

S другие концы которых связаны с времязаданадим конденсатором, базами транзисторов и обмотками положительной обратной связи, отличающийся тем, что, с целью

0 улучшения массогабаритных показателей преобразователя, времязадаквдий конденсатор соединен с другими концами времяэадающих резисторов и с одним из концов вышеупомянутых

5 обмоток обратной связи, другие концы подключены к базам транзисторов непосредственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

5

т

в

и

- f