Стабилизированный преобразовательНАпРяжЕНия Советский патент 1981 года по МПК H02M3/335 

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания для преобразования постоянного найряжения.

Известен стабилизированный преобразователь напряжения содержащий двухтактный транзисторный усилитель мощности (УМ) ,задающий генератор(ЗГ),имеющий две обмотки управления,управляющий транзистор,соединенный коллектором со средней точкой одной из обмоток управления,а базо-эмиттерным переходом - с выходом широтно-импульсного модулятора(ШИМ).Это устройство содержит также дополнительный согласующий трансформатор с выходной обмоткой, подключенной через вентили к базоэмиттерным переходам силовых тран- зисторов УМ, Одна из обмоток управления ЗГ обеспечивает включающие импульсы тока для того или другого транзистора УМ в течение всего полупериода генерируемого напряжения,Регулиро вание скважности выходного напряжения осуществляется путем подачи со вторичной обмотки дополнительного трансформатора в течение части полупериода генерируемого напряжения выключающих импульсов тока. При этом, для обеспечения активного, форсированного запирания транзисторов УМ необходимо , чтобы амплитуда выключающих импульсов была больше амплитуды импульсов включения 1.

Недостатком данн.ого устройства является его сложность из-за наличия дополнительного трансформатора и относительно низкий КПД из-за повышенного токопотребления схемы управления при выключении транзисторов УМ (здесь для создания обратного запирающего напряжения на базе транзисторов УМ необходимо компенсировать ток включения в базе транзисто5ров) ,

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий

о двухтактный транзисторный УМ, ЗГ, имеющий три обмотки управления, два управляющих транзистора, первый из которых имеет одинаковую, а второй противоположную проводимость по от5ношению к проводимости транзисторов УМ, причем эмиттеры -всех транзисторов соединены между собой, ШИМ, выходом подключенный к переходам база-эмиттер управляющих транзи0сторов. В данном устройстве в момент выключения транзисторов УМ включающий ток снимается с них, что позволяет повысить КПД 2.

Недостаток данного устройства состоит в том, что в нем не может быть обеспечен необходимый (оптималный) уровень обратного напряжения на переходах база-эмиттер транзисторов УМ, что приводит к снижению надежности работы устройства.

Цель изобретения - повышение надежности устройства путем обеспечения оптимального уровня напряжения на переходах б-аза-эмиттер транзисторов УМ.

Поставленная цель достигается тем, что в стабилизированном преобразователе напряжения все обмотки выполнены секционированными, средни вывод- первой из обмоток подключен к коллектору первого управляющего транзистора, средний вывод второй обмотки - к коллектору второго управляющего транзистора, средний вывод третьей обмотки - к точке соединения эмиттеров всех транзисторов один из крайних выводов первой обмотки и противофазные ему крайние выводы второй и третьей обмоток через вентили подключены к базе одного из силовых транзисторов, другие крайние выводы всех обмоток через вентили подключенЕЛ к базе другогосилового транзистора, причем направление проводимости вентилей второй обмотки противоположно направлению проводимости вентилей первой и третей обмоток.

Использование третьей обмотки управления позволяет исключить зависимость обратного напряжения на базах транзисторов УМ от величины напряжения на той из обмоток управления, которая обеспечивает включение этих транзисторов (вторая,обмотка) ,

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства.

Преобразователь содержит звуковой генератор ЗГ 1 с обмотками 3-4 управления, УМ на транзисторах 5 и с выходным трансформатором 7, вториная обмотка которого подключена к нагрузке 8, ШИМ 9 и управляющие транзисторы 10 и 11, эмиттеры которых соединены с эмиттерами транзисторов 5 и 6. Транзистор 10 имеет одинаковую, а транзистор 11 - противоположную проводимость по отношению к проводимости транзисторов 5 и 6, Переходы база-эмиттер транзисторов -10 и 11 включены параллельно и соединены с выходом UHM Средняя точка первой обмотки 2 подключена к коллектору транзистора 10 средняя точка второй обмотки 3 к коллектору транзистора 11, средня точка первой обмотки 4 - к эмиттера транзист9РОВ 5, б, 10, 11. Один из

крайних выводов обмотки 2 (обозначе точкой) и противофазные крайние выводы обмоток 3 и 4 через диоды соединены с базой силового транзистора б. Другой крайний вывод обмотки 2 и противофазные ему крайние выводы обмоток 3 и 4 через диоды 15-17 соединены с базой силового транзистора 5. Диоды 12, 14, 15, 17 подключены к выводам обмоток 2 и 4 катодами, а диоды 13 и 16 к выводам обмотки 3 - анодами. Резистор 18 в коллекторе транзистора 11 определяет величину тока базы транзисторов 5 и 6 .

Принцип действия преобразователя состоит в следующем.

ЗГ выдает прямоугольные импульсы напряжения со скважностью, равной единице, обмотка 3 управления обеспечивает напряжение, необходимое дл надежноговключения транзисторов 5 и б, а напряжение на обмотках 2 и

4расчитывается из условия надежного включения этих транзисторов. На выход управляющих транзисторов 10 и 11 с выхода ШИМ поступают знакопеременные импульсы напряжения, относительная длительность которых изменяется с изменением величины выходного напряжения.

Рассмотрим полупериод работы преобразователя, являющимся рабочим например для. транзистора 5. В течение всего этого полупериода транзистор б закрыт напряжением,, поступающим .на его базу от обмотки 4 через диод 14. Часть времени этого полупериода .транзистор 11 открыт , а транзистор 10 закрыт отрицательным напряжением. , поступающим с выхода ШИМ . В это время транзистор

5открыт током.-, поступающим с обмотки 3 через диод 16, транзистор 11, резистор 18. При смене полярности напряжения на выходе ШИМ транзистор 11 закрывается, а транзистор 10 открывается. Эти процессы происходят одновременно, так как выходные цепи этих транзисторов объединены. При этом транзистор 11 отключает обмотк 3, а транзистор 10 подключает обмотку 2 к базе силового транзистора 5, который закрывается напряжением, поступающим с обмотки 2 через диод 15 и транзистор 10. Полупериод, следующий за рассматриваемым,будет рабочим для транзистора б, и все процессы во время него будут аналогичными рассмотренным для транзистора 5.

Таким образом, отличительной особенностью устройства является независимость величины обратного напряжения на базах транзисторов УМ от величины напряжения на той из обмоток управления, которая предназначена для включения транзисторов У Напряжение на обмотках выключения 2 и 4 не накладываются на напряжени обмотки включения 3. Это позволяет обеспечить любое нужное напряжение на базах транзисторов УМ путем выбо ра соответствующего напряжения на о мотках 2 и 4,и при этом величина эт го напряжения неизменна на протяже нии всего периода работы преобразов теля (если напряжение на обмотках 2 4 равны между собой).В устройстве Ш 9 может быть выполнен по любой известной схеме. Основное преимущество предложенного устройства по сравнению с изве стным состоит в повышении надежности путем обеспечения оптимального уровня обратного напряжения на базах транзисторов УМ. При- этом оптимальный режим выключения и включения обеспечивается независимо друг от друга путем выбора нужного напряжения на соответствующих обмотках управления. Кроме того, напряжение на базах транзисторов УМ неизменно в течение всего рабочего периода, т.е. может быть обеспечено оптимальным в любой момент времени. В устройстве могут быть использованы транзисторы с относительно небольшой величиной допустимого обратного напряжения на переходах база-эмиттер и независимо от режима работы преобразователя, что расширяет область применения таких устройств. При необходимости переходы база-эмиттер транзисторов УМ могут быть зашунтированы защитными диодами (для защиты этих транзисторов от выбросов на обмотках управления ЗГ), что не допускается в известном устройстве. Формула изобретения Стабилизированный преобразователь напряжения, содержащий двухтактный транзисторный усилитель мощности, задающий генератор, имеющий три обмотки управления, два управляющих транзистора, первый из которых имеет одинаковую, а второй - противоположную проводимость по отношению к проводимости силовых транзисторов усилителя мощности, причем эмиттеры всех транзисторов соединены между собой, широтно-импульсный модулятор, выходом подключенный к переходам база-эмиттер управляющих транзисторов, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности путем обеспечения оптимального уровня напряжения на переходах база-эмиттер силовых транзисторов усилителя мощности, все обмотки выполнены секционированными, средний вывод первой из обмоток подключен к коллектору первого управляющего транзистора, средний вывод второй обмотки - к коллектору второго управляющего транзистора, средний вывод третьей обмотки - к точке соединения эмиттеров всех транзисторов, один из крайних выводов первой и противофазные ему крайние выводы второй и третьей обмоток через вентили подключены к базе одного из силовых транзисторов, другие крайние выводы всех обмоток через вентиЛи подключены к базе другого силового транзистора, причем направление проводимости вентилей второй обмотки противоположно направлению проводимости первой и третьей обмоток . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 515220, кл. Н 02 М 3/155, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2688405/24-07, кл. Н 02 М 3/155, 24.11.78.