Преобразователь постоянного напряжения в переменное Советский патент 1981 года по МПК H02M7/537 

1 ,

Изобретение относится к импульсиой и преобразовательной технике и может быть использовано в качестве задающего генератора прямоугольного напряжения в устройствах различного назначения, например в импульсных стабилизаторах и преобразователях напряжения. При этом зачастую возникает необходимость в обеспечении запуска таких генераторов прн малых значениях питающего их напряжения.,

Известны преобразователи, содержащие транзисторы, включенные по мостовой схеме, трансформатор, базовые и запускающие резисторы При |2|.

Heдocтaтkи Уаких генераторов - большие потери мощности в резисторах запуска, снижающие КПД устройства в целом, большое количество обмоток трансфЪрматора, увеличивающее габариты и массу ycrpofkTва, ограниченный диапазон изменения условий эксплуатации (питающего напряжения, температуры окружающей среды и т.д.), при котором обеспечивается надежный запуск автогенератора.

Наиболее близким по технической сущ: нести К предлагаемому является преобразователь, содержащий дзк пары транзисторов

разного тила проводимости и трансформатор с первичной обмоткой обратной связн 3. . Недостатком этого элемента является отсутствие элементов запуска, без которых пуск генератора затруднен, а при определенном совпадении параметров транзисторов

5 практически невозможен. Кроме того, велики потери мощности в транзисторах, резко возрастающие с ростом напряжения питания и температуры окружающей среды, из-за отсутствия базового резистора и большая устаиовленная мощность обмотки обратной связи (напряжение обратной связи больше напряжения на первичной обмотке), что требует повышенных габаритов и массы трансформатора.,

Цель изобретения - снижение потерь

J5 мощности, уменьшение габаритов и массы, .повышение надежности запуска в широком диапазоне изменения питающего напряжения и температуры окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь мостового типа, содержащий две пары транзисторов разного типа проводимости и трансформатор с первичной обмоткой и обмоткой 011братной связи, дополнительно введены два базовых резистора.

запускающий резистор, вторая обмотка обратной связи и четыре диода, включенные встречно-параллельно переходам база-эмнттер каждого транзистора, причем эмиттеры транзисторов одного тнпа проводимости попарно соединены между собой и с соответствующими клеммами для подключения источника питания, выводы первичной обмотки подключены к соединенным попарно коллекторам транзисторов разного типа проводимости, при этом обмотки обратной связи через базовые резисторы включены между базами транзисторов одного типа проводимости, а запускающий резистор включен между базами двух диагонально расположенных транзнсторов разного тнпа проводимости.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Преобразователь содержит две пары транзисторов 1, 2 и 3,4 разного типа проводимости, диоды 5-8, трансформатор 9 с первичной обмоткой 10 и обмотками 11 и 12 обратной связи, базовые резисторы 13 и 14 и запускающий резистор 15.

Преобразователь работает следующим образом.

При включении напряжения питания за счет смещения по цепн резистора 15 (плюс источника питания, переход эмиттер-база транзистора I, резистор 15, переход базаэмиттер транзистора 4, - минус источника Iпитания) рабочая точка транзисторов I и 4 переходит в активную область. По первичной обмотке 10 трансформатора 9 протекает ток, индуктирующий в обмотках 11 и 12 обратной связи ЭДС запирающей полярности (знаки без скобок на чертеже) для транзисторов 2 и 3 и отпирающей - для транзисторов 1 и 4. Это прнводит к еще большему открыванию транзисторов 1 и 4 и, как следствие, к дальнейшему увеличению коллекторного тока и ЭДС обмоток обратной связи и т.д. до полного открывания транзисторов I и 4 и полного запирания транзисторов 2 и 3. В результате этого иапряжение источника питания окажется приложенным к первичной обмотке 10 трансформатора 9. Это состояние будет сохраняться до тех пор, пока магннтный поток в сердечнике трансформатора не достигнет величины йа; сыщения. Связанное с.этим резкое уменьщение магнитной проницаемости вызывает увеличение тока намагннчнвания и, как следствие, коллекторного тока транзисторов 1 и 4 до величины, определяемой током базы, т.е. до величины, cooтвetcтвyющeй границе насыщения. Изменение магнитного потока прекращается и напряжения, наведенные на обмотках, уменьшаются до нуля. Резкое у.меньшение токов в обмотках, происходящее FipH этом, вызывает появление в

обмотках ЭДС протнвоположной полярности (знаки в скобках на чертеже) -запирающей для транзисторов I и 4 и отпирающей для транзисторов 2 и 3. Аналогнчно предыдущему случаю транзисторы 2 и 3 очень 5 быстро переходят в режим насыщения, а транзисторы 1 и 4 - в режим отсечки. Теперь напряжение источника питания окажется приложенным к первичной обмотке 10 трансформатора 9 в обратной полярности. После насыщения сердечника рассмотренный цнкл переключения транзнсторов повторяется.

Обмотки 11 и 12 обратной связи преобразователя работают поочередно на базовые цепи транзисторов 1 и 3 через диоды 5 и 7 и транзисторов 2 и 4 через диоды 6 и 8. Одновременно диоды 5-8 защнщают переходы база-эмиттер транзисторов от пробоя обратным напряжением. Резисторы 13 и 14 служат для ограничения базового тока транзисторов и созда1от явную асимметрню базовых цепей, так как общее сопротивление базовой цепи транзисторов 2 и 3 для пускового тока больше, чем у транзисторов I и 4. Режим автоколебаний устройства иачинает5 ся при токе смеЩення (запуска), равном или превышающем пороговое значение тока базы, соответствующее пороговому входному напряжению траизисторов I и 4:

Сопротивление запускающего резистора 15 может быть достаточно большим, поэтому реальные потери мощности в нем не превышают 1-2% от мощности автогенератора, тогда как потери мощности в запускающих цепях известных автогенераторов достигают 10-15 /оВ предлагаемом устройстве установленная мощность обмоток обратной связи зиачительно ниже, чем в известном устройстве, что позволяет снизить массу и габариты трансформатора, а также потери на управление транзисторамн.

Необходимость обеспечения цепей для протекания базовых токов в оба полупериода требует шунтирования базовых переходов диодами, что ограничивает обратные напряжения на этих переходах и повышает на5 дежность устройств.

Главным достоинством данного автогенератора является исключительно смягкнй режим запуска во всех условиях эксгглуатацни, в результате чего автоколебания возни50 .кают уже fipH напряжении питания порядка 2-3 В, а также отсутствие ограничения на макснмальное напряжение питания по условию обеспечения запуска.

55Формула изобретения

Преобразователь постоянного напряжения в переменное, содержащий две пары транзисторов разного типа проводимости и трансформатор с первичной o6Moixofi и обмоткой обратной связи, отличающийся тем что, с целью снижения потерь мощности, уменьшения габаритов, массы и повышения надежности запуска в широком диапазоне изменения условий эксплуатации, дополнительно введены два базовых резистора, запускающий резистор, вторая обмотка обратной связи и четыре диода, включенные встречно-параллельно переходам база-эмиттер каждого транзистора, причем эмиттеры транзисторов одного типа проводимости попарно соедииеиы между собой и с соответствующими клеммамиДЛЯ подключения источиика питания, выводы первичной обмотки подключены к соединенным попарно коллекторам транзисторов разного типа проводимости, при этом обмотки обратной связи через базовые резисторы включены между базами транзисторов одного типа проводимости, а запускающий резистор включен между базами двух диагонально расположенных транзисторов разного типа проводимости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет. Под ред. С. Д. Додика и Е. И. Гальперина, М., «Советское радио, 1969, с. 232- 234. 2.Росляков В. А. Анализ процесса запуска двухтактного транзисторного преобразователя напряжения. Сборннк «Полупроводниковые приборы и их применение, вып. 12, М., «Советское радио, 1964, с. 189. 3.Акцептованная заявка Франции № 2005392, кл. Н 02 М 7/00, 1969.