Формирователь импульсов Советский патент 1981 года по МПК H03K5/01 

(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ

лекторы которых подключены к выходу выпрямителя, базы - ко вторичной обмотке трансформатора, а эмиттеры - к нагрузке. Для улучшения формы выходных импульсов в пусковом режиме в формирователь импульсов введепы резисторы, включенные между выходом выпрямителя и емкостным фильтром.

Благодаря использованию транзисторного мостового инвертора, подключенного к выг ходу выпрямителя, возможно получение на выходе преобразователя знакопеременного напряжения.

На чертеже представлена принципиальная схема формирователя импульсов с мостовой схемой выпрямителя.

Формирователь импульсов с мостовой схемой выпря.мления содержит трансформатор 1 с первичной 2 и вторичной 3 обмотками, выпрямитель на диодах 4-7, мостовой инвертор на транзисторах 8 и 9 п-р-п типа проводимости и 10 и 11 р-п-р типа проводимости,емкостной фильтр на конденсаторе 12, нагрузку 13, резисторы 14-21, которые дополнительно включены для улучшения работы формирователя.

Предлагаемый формирователь иипульсов выполнен с выпрямителем со средней точкой и отличается от известного только отсутствием диодов 4 и 7, (что ценно тогда, когда на выходе формирователя получают напряжение 2-4 В при больших токах) и наличием вывода средней точки вторичной обмотки 3 трансформатора 1.

Формирователь импульсов работает следующим образом.

На первичную обмотку 2 трансфор.матора 1 поступает неременное прямоугольные напряжение от внешнего -енератора. Напряжение со вторичной обмотки 3 выпрямителя с помош,ью выпрямителя на диодах 4- 7 заряжает конденсатор 12 до определенной величины.

Нри формировании импульса напряжения на нагрузке 13 напряжение на вторичной об.мотке 3 меняет свой знак. После того, как напряжение перейдет через ноль, начинает протекать базовый ток транзисторов 8 и 11 по следующему контуру: зажим обмотки 3, база - эмиттерный переход транзистора 8, сопротивление нагрузки 13, база - эмиттерный переход транзистора 11, второй зажим обмотки 3. Транзисторы 8 и 11 открываются, и на нагрузке 13 фор.мируется фронт напряжения с высокой крутизной. Объясняется это тем, что во-первых, на базы транзисторов 8 и 11 поступает напряжение с обмотки 3, фронт которого не завален, поскольку в это вре.мя диоды 4-7 еще закрыты напряжением на конденсаторе 12, а базовые токи невелики и существенно не загружают обмотку 3, поэтому влиянием ее индуктивности рассеяния можно пренебречь. Во-вторых, напряжение на нагрузке 13 создается коллекторными токами транзисторов 8 и 11, открываемых форсированно, и длительность их фронтов весьма мала. На этапе формирования фронта конденсатор 12 играет роль источника коллекторного напряжения, но ввиду кратковременности

этого этапа конденсатор 12 суш.ественно разрядиться не успевает.

После того, как напряжение на обмотке 3 установится, открываются диОды 5 и 7, и происходит подзаряд конденсатора-12. Начинается формирование вершины ИJ шyльca,

когда коллекторные токи транзисторов 8 и 9 создаются выходным напряжение.м выпрямителя. В следующий нолупериод, когда напряжение на обмотке 3 поменяет свой знак, напряжение на базах транзисторов 8

и 9 оказывается отрицательным, а на базах 9 и I положительным. Поэтому транзисторы 8 и 11 запираются, а 10 и 9 открываются. В результате напряжение на нагрузке меняет свой знак.

На этапе формировгния вершины и.мпульса напряжения на нагрузке 13 транзисторы 8 и 11 или 9 и 10 с точки зрения уменьшения потерь в них находятся в насыщении. Насыщению способствует то, что потенциал базы по абсолютной величине выше потенциала коллектора на величину падения напряжения на открытом диоде выпрямителя. В ряде случаев этого недостаточно и тогда целесообразно последовательно с коллекторами транзисторов 8-11 включать балластные резиеторы 14, 16, 17 и 19.

В пусковом режи.ме фронт импульса ; апряжения на нагрузке «заваливается на время заряда конденсатора 12. Для улучшения формы импульса предлагается последовательно с вынрямителем включать один или два резистора 15 и 18. Эти резисторы

могут быть заменены дросселями. В гакой схе.ма фронт первого импульса формир)ется базовыми токами транзистора, причем база-эмиттерные переходы их работают как диоды. Длительность фронта импульса в этом случае хотя и определяется индуктивностью рассеяния вторичной обмотки 3, но все же значительно меньше «завала, вызываемого зарядом конденсатора 12. После заряда конденсатора 12 формирователь переходит в рабочий режим.

Для уменьше шя потерь в базовых цепях транзисторов общие точки сое.лмнения баз подсоединены к выводам вторичной (/бмотки 3 через резисторы 20 и 21.

Для повышения выходной лощностк вторичных источников электропитания широко

используется параллельное соединение транзисторов, причем число их в сборке достигает десятков и сотен штук, а су.ммарн;,;е базовые токи -- десятков ампер. Формирование таких токов при низко.-) выходном напряжении весьма затруднительно, поскольку фронты импульсов из-за наличия индуктивностей рассеяния обмоток вь.;ходиого трансформатора фор.мирователя составляют 5 МКС и больше. Такие длительности фронтов являются недопустимыми, поскольку при водят к большим потерям в силовых ключах Предлагаемый формирователь формирует фронт импульса не напряжением вторичной обмотки, а введенным мостовым инвертором, поэтому влияние индуктивности рассеяния мало и не приводит к увеличению фронтов. Таким образом, использование мостового инвертора в формирователе дает возможность получить прямоугольное знакопеременное напряжение с высокой крутизной фронтов, что расширяет функциональные возможности формирователя, так как становится возможным применение его для управления мощными ключами мостовых инверторов и позволяет уменьшить динамические потери в последних. Введение в фор.мирователь мостового инвертора не усложняет конструкции трансформатора, поскольку для управления инвертором и для создания источника питания его используется одна вторичная обмотка.

Формула изобретения 1. Формирователь импульсов, содержащий трансформатор и выпрямитель с емКОСТНЫМ фильтром на выходе, подключенный ко вторичной обмотке трансорматора, отличающийся тем, что, с целью по.тучения знакопеременных импульсов с большой крутизной фронтов при высокой нагрузочной способности, в него введен мостовой инвертор, состоящий из двух пар транзисторов разного типа проводимости, коллекторы которых подключены к выходу выпрямителя, базы - ко вторичной обмотке трансформатора, а эмиттеры - к нагрузке.

2. Формирователь импульсов по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы выходных импульсов в пусковом режиме, в него введены резисторы, включенные между выходом выпрямителя и емкостным фильтром.

Источники информации,

принятые во внимание при .экспертизе

1.Монин В. С. и др. Стабилизированные преобразователи напряжения. М., «Сов.радио, 1972, с. 298-299, рис. 9-1.

2..Авторское свидетельство СССР

№ 439066, кл. Н 03 К 5/12, 1972 (прототип).

Г1Я

UJ

Г1Г

Г6

LJ

f2

20 4-Е а//7

Г1

/7

I I

LJ

VwA.4y

/7

n I I

i/

LJ