Формирователь мощного шим-сигнала Советский патент 1981 года по МПК H03K5/12 H03K7/08 

1 . Изобретение относится к преббразовательной технике и может быть ис пользовано при построении регуляторов постоянного тока и напряжения с широким диапазоном изменения тока и напряжения. По основному авт. св. № 817991 известно устройство, содержащее силовой транзистор, токовый трансформатор с силовой, запускающей и управ ляющей обмотками, управляющий транзистор и связи между ними 1. Его недостатком является низкая на дежность. Известен также управляемый силовой широтно-импульснай модулятор с токовой обратной связью, содержащий два силовых и два запускающих транзистора, нагрузочный резистор, блок управления, ключ переменного тока, трансформатор, управляющая обмртка которого подключена к выходам ключа переменного тока, базы силовых транзисторов через базовые обмотки транс фоЕЯхатора соединены с попарно объеди ненными змиттерами силовых и запускающих транзисторов, которые через силовые обмотки подключены к шине питания и к первому выходу блока управления, общая шина через нагрузку подключена к объединенным коллектором силового и запускакицего транзисторов, второй выход блока управления соединен с входом ключа переменного тока 2. Его недостатком является большая мощность потребления. Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем два силовых и два запускающих транзистора, нагрузочный резистор, блок управления, ключ переменного тока, трансформатор, управляющая обмотка которого подключена к выходам ключа переменiHoro тока, базы силовых транзисторов через базовые обмотки трансформатора соединены с попарно объединенными эмиттерами силовых и запускающих транзисторов, которые через силовые обмотки подключены к шине питания и к первому выходу блока управления, общая шина через нагрузку подключена к объединенным коллекторам силового и запускающего транзисторов, вторбй выход блока управления соединен х:о входом ключа переменного тока, р едены две буферные обмотки и базы сортветствующих запускакицих транзисторов подключены к выходам блока управлени .через буферные обмотки. Ни фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - временные диа(граммы, поясняющие его работу. Устройство содержит два силовых .транзистора 1 и 2, два запускающих транзистора 3 и 4, нагрузочный резис тор 5 г блок б управления, ключ 7 переменного тока, трансформатор 8, управляющая обмотка которого подключена к выходам ключа 7 переменного тока, базы силовых транзисторов 1и 2 через базовые обмотки 10 и И трансформатора 9 соединены с попарно объединенньамй эмиттерами силовых и запускающих транзисторов 1-4, которые через силовые обмотки 12и 13 подклю чены к шине питания и к первому выходу 14 блока б управления, общая шина через нагрузочный резистор 5 подключена к объединенным коллекторам силового и запускающего транзистора 1-4, второй выход 1 блока б управления соединен со входом ключа 7 переменного тока, базы запускающих транзисторов 3 и 4 подключены к выходам 16 и 17 блока 6 управления через буферные обмотки 18 и 19. Устройство работает сл.едующим odразом. С выхода 16 блока б управления поступает сигнал , (фиг. 2) на запускающий транзистор 3, который при этом отпирается, так как напряжение на обмотках трансформатора тока 9, в том числе и на буферной обмотке 18 равно нулю. По цепи - шина питания, силовая обмотка 12, запускающий тран зистор 3, нагрузочный резистор 5, общая шина - начинает протекать базовый 1дчи коллекторный 1ц ток запус какадего транзистора 3. На базовой об мотке 10 и переходу эмиттер-база силового транзистора 1 начинает протекать ток , трансформирующийся из силовой обмотки 12 и буферной обмотк JIB и равный по величине (при пренеб режении намагничивающим током трансформатора) 1,.-- .. . ), Vo . W,,, - числа витков обмогде W, W., ток 10, 12 и 18 трансформатора 9. jHa всех обмотках трансформатора 9 находится ЭДС, причем ЭДС базовой об мотки 10 открывает силовой транзисто 1 и поддерживает его в отк-рытом состоянии, а ЭДС буферной обмотки 18 противоположна по знаку напряжению UiQin с выхода 16 блока б управления (фиг. 26) и разности (Vjon- ) не хватает для поддержания запускающего транзистора 3 в открытом состоянии, он запирается, так как ;ТОК в его базовой цепи уменьшается. После этого ток базовой обмотки 10 умень-щается и становится равным своему установившемуся значению. т - -liLvvi Ь - Таким образом, открывание запус ающего транзистора 3 происходит импульсом тоКа с длительностью tjg примерно равно времени включения силового транзистора 1 (0,1- 10 мк с), несмотря на то, что длительность запускающего сигнала ,, равна длительности включенного состояния силовых транзисторов. К моменту окончания включенного состояния силовых транзисторов приходит закрывающий импульс с выхода 15 блока 6 управления на ключ 7 переменного тока (фиг. 2а), обмотка 8 закорачивается и происходит срыв колебаний, силовой транзистор 1 запирается. Далее оба силовых транзистора 1 и 2 находятся в запертом состоянии и нагрузочный резистор 5 отключен от источника питания. Затем аналогично включается запускающий транзистор 4, что приводит к включению силового транзистора 2. При изменении полярности сигналов на буферной обмотке 18 и выходе 16 блока 6 управления во время другого полупериода к запускающему транзистору 3 прикладывается напряжение (, - ) о, поэтому запускающий транзистор 3 продолжает находить-; ся в закрытом состоянии. Таким образом силовые транзисторы 1 и 2 поочередно включаются и обеспечивают подключение нагрузочного сопротивления 5 к источнику питания со скважностью, определяемой шириной закорачивающих : импульсов блока управления с вьисода 15 (фиг. 2а). При работе схемы имеется такой режим, когда транзисторы 1 и 2 переключаются поочередно без паузы. В этом режиме включение обмоток 18 и 19 позволяет осуществить форсированное отпирание запускающих транзисторов 3 и 4 и тем самым ускорить процесс переключения. В этом режиме устройство работает следующим образом. При появлении напряжения на выходе 16 UL-K переходу эмиттер-база транзистора 3 прикладывается напряжение, равное сумме iJ-gj, + и Напряжение обусловлено продолжающимся некоторое время (tpcicc) процессом рассасывания неосновных носителей работающего в прошедший полупериод транзистора 2. В течении времени напряжение обмоток трансформатора 9 сохраняет полярность, аналогичную полярности прошедшего периода. Открывающийся формированным токомIJg|,oбycлoвлeнным напряжением UjQn + , транзистор 3, во-первых, открывает транзистор 1 и, ;во-вторых, способствует скорейшему

закрытию транзистора 2, так как ток в его базовой обмотке 11 1){ {умён|1ша ется (а иногда меняет знак) к становится равным по величине

т - 1и О

vyi

и в Г2 У1, чг

При ЭТОМ процесс переключения силовых транзисторов 1 и 2 происходит формированно, после чего ток базы запускающего транзистора 3 уменьшается. Дёшее 3роцессы повторяются аналогично описанным. При коротком закыкании одной из обмоток трансформатора 9 ток а, при обрывах в цепях силовых транзисторов 1 или 2 обратная связь автоматически отключается ив работу в качестве силовых вступают транзисторы 3 и 4,управляемые от блока 6 управления импульсами тока, равныкр по длительности времени работы силовых транзисторов (фиг.2в).При. этсэм работоспособность устройства не нарушается..

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить, мощность управления -запускающими транзисторами за счет автоматической регулировки длительности запускающих импульсов.

Формула изобретения

Формирователь, мошного ШИМ-сигнала rib . св. 817991, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности, в .него введены две буферные обмотки и базы соответствующих запускающих транзисторов подключены к выходам блока уп- равления через буферные обмотки.

Источники информации, принятые во,внимание при эксперт изе

1.Авторское свидетельство СССР

320932, кл. Н 03 К 17/60,20.08.71.

2.Авторское свидетельство СССР № 817991, 20.10.79.

18 I