Двухтактный транзисторный инвертор Советский патент 1982 года по МПК H02M7/537 

1

Изобретение относится к преобразователям постоянного напряжения и используется во вторичных источниках питания.

Известны двухтактные преобразователи постоянного напряжения с самовозбуждением, в которых используются резистивные и диодные схемы запуска.

В резистивных схемах запуска смещение рабочей точки силовых транзисторов, необходимое для самовозбуждения преобразователя, обеспечивается падением напряжения а базовом резисторе. При этом начальный ток базы силовых транзисторов составляет 20-30% от тока резистивного делителя 1.

К недостаткам резистивных схем запуска относятся увеличение сквозных токов силовых транзисторов в установившемся режиме в момент переключения, обусловленное начальным смещением, а также существенная мощность, рассеиваемая на резисторах, обеспечивающих смещение рабочей точки транзисторов, что приводит к снижению надежности и уменьшению КПД преобразователя.

Применение диодных схем запуска позволяет только уменьшить мощность, рассеиваемую на резисторах делителя, однако при этом самовозбуждение преобразователя становится жестким, что оказывается существенным при низких температурах.

Известен также двухтактный преобразователь с отключающейся схемой запуска 2.

Однако в процессе работы, особенно при коммутации нагрузки и при просадках входного напряженсхеме может произойти срыв колебаний, что приводит к просадке выходного напряжения на время восстановления цепи запуска, которое в несколько раз превышает время отключения цепи запуска. По этой причине указанная схема запуска не нашла широкого применения в 15 преобразователях, работающих через выпрямитель на активно-емкостную нагрузку.

Наиболее близким по технической сути техническим рещением является двухтактный транзисторный инвертор, содержащий силовые переключающие транзисторы, коллекторы которых подключены к выходному трансформатору, а через диоды-к базе пускового транзистора, коллекторный переход которого защунтирован резистором и подключен к одному из входных выводов, а эмиттер связан с обмотками обратной связи и базами силовых транзисторов 3. Недостатками известного устройства являются низкая надежность, схемы из-за возникновения больших импульсных токов силовых тра.нзисторов в момент переключения, а также низкий КПД. Ц€Ль изобретения - повышение надежности и увеличение КПД. Поставленная цель достигается тем, что в двухтактный транзисторный инвертор введены запускаюшие резисторы и конденсатор, подключенный к переходу пускового транзистора, эмиттер которого подсоединен через запускаюпдие резисторы к базам силовых транзисторов. На чертеже изображен двухтактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий трансформатор 1, силовая обмотка 2 которого соединена с коллекторами силовых транзисторов 3 и 4, средняя точка силовой обмотки трансформатора соединена с первым (положительны.) входным выводом, э.миттеры транзисторов 3 и 4 соединены с другим входным выводом, к КОТОрО.Му подключе iUJ средняя точка обмотки 5 возбуждепия, концы которой через резисторы 6 и 7 подключены к база.м транзисторов 3 и 4, куда также подключены запускающие резисторы 8 и 9, другим концом подключенные к эмиттеру пускового транзистора 10, к вывода.ч силовой обмотки трансформатора подключены отрицательными выводами диоды 1 ,и 12, которые н посовы.ми вывода.ми подключены к базе пускового транзистора 10, коллектор которого подключен к первому (положительному) входному вьгводу пускового транзистора, управляющий переход пускового транзистора подключен к RC-цепи состояп1ей из резистора 13 и конденсатора 14. Преобразователь работает следующим образом. 1 При подаче напряжения питания отпирается пусковой транзистор 10, нагрузкой которого являются резисторы 6-9. Падение напряжения на резисторах составляет 80 - от напряжения питания, что обеспечивает необходимый для самовозбуждения преобразователя начальный ток коллектора транзисторов 3 и 4. Флуктуации тока в замкнутом контуре обратной связи преобразователя усиливаются и приводят к процессу генерации. Амплитуда колебаний плавно возрастает по мере заряда емкости на рузки. Одновременно с этим происходит заряд через диоды 11 и 12 конденсатора 14, напряжение на котором соответствует амплитуде колебаний в коллекторах транзисторов 3 и 4. При этом увеличивается падение напряжения на пусковом транзисторе 10, что приводит к уменьшению начального тока смещения через резисторы 6-9. В установившемся режиме пусковой транзистор полностью запирается смещением на конденсаторе 14, что обеспечивает отключение цепи запуска преобразователя, а процесс переключения YpansHCTOpoB 3 и 4 обеспечивается энергией индуктивности рассеяния трансформатора 1. Постоянная времени цепи RC выбирается из условия фильтрации пульсации в момент переключения преобразователя и составляет величину порядка одного периода. При срыве колебаний происходит разряд конденсатора 14 через резистор 13, и через 1-2 периода схема запуска восстанавливается. Таким образом выходное напряжение пускового транзистора, а следовательно, и начальное смещение транзисторов 3 и 4 как бы «следят за амплитудой колебаний. Применение предлагаемой схемы преобразователя постоянного напряжения обеспечивает мягкое самовозбуждение, минимальное вре.мя восстановления. Кроме того, изобретение позволяет при работе какна активную, так и на активное.мкостную нагрузку отключить цепь запуска плавно, по мере нарастания амплитуды колебаний. Постоянная времени RC-цепи выбирается из условия фильтрации пульсаций в момент переключения преобразователя и может быть выбрана порядка однЬго периода, т. е. существенно меньше постоянной времени нагрузки преобразователя, при этом срывы генерации и кратковременные просадки входного напряжения не приводят к значительным просадкам выходного напряжения. Самовозбуждение преобразователя - мягкое, т. ,е. в начальной стадии аналогично резистивному запуску. Вместе с тем, отключение цепи запуска в установившемся режиме позволяет уменьцщть сквозные (импульсные) токи силовых транзисторов в момент переключения, исключить потери на запускающих резисторах, что, в конечном счете, приводит,к по-, вышению надежно(ти и-КПД преобразователя и обуславливает возможность применения схемы при работе на активно-емкостную нагрузку. Формула изобретения Двухтактный транзисторный инвертор, содержащий силовые транзисторы, коллекторы которых подключены к выходному трансформатору, а через диоды - к базе пускового транзистора, ко 1лекторный переход которого защунтирован резистором и подключен к одному из входных выводов, а эмиттер связан с обмотками обратной связи и базами силовых транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, в него введены запускающие резисторы и конденсатор, подключенный к переходу пускового транзистора, эмиттер которого подсоединен через запускающие резисторы к базам силовых транзисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Моин В. С., Лаптев Н. Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., «Энергия, 1972, с. 448.

2.Вересов Г. П., Смуряков iO. Л. Стабилизированные источники питания радиоаппаратуры. М., «Энергия, 1978, с. 144.

3.Авторское свидетельство СССР № 628596, кл. Н 02 М .7/537, 1977.