Транзисторный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H02M3/335 

Изобретение относится к электротехнике, а конкретно к преобразовательной технике, и может быть использовано во.вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры Известны двухтактные инверторы с самовозбуждением, в том числе папумостовые, построенные на .базе схемы Ройера 11. Основным недостатком их является низкий КПД из-за режима насыщения сердечника выходного трансформатора Известны двухтактные инверторы с самовозбуждением, содержащие выходной трансформатор с ненасыщаютщмся сердечником и коммутирующий тран форматор или дроссель, работаю1у й в режиме насыщения 2. Недостатками данных инверторов я ляются относительно низкие весогабаритные показатели и КТЩ, обусловленные нведением дополнительного электромагнитного узла с насыщающимся сердечником. Характерным недостатком вьппеотмеченных групп преобразователей является также относительно большая длительность процесса запирания открытого транзистора, обусловленная отсутствием запирающего напряжения на в.ремя переключения и увеличения вследствие этого времени рассасывания неосновных носителей в переходах транзистора. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь, содержащий устройство управления с коммутируюдими транзисторами и времязадающим узлом, выполненное по схеме генератора Ройера, и минимум один двухтактный усилитель мощности по полумостЬвой схеме, на входе транзисторов которых вкпючень выходные обмотки трансформатора блока управления i, обмотки обратной связи трансформатора преобразователя з. 39 Недостатком преобразовате1; я явля- ется низкий КПД. обусловленный наличием отдельного задающего генератора с насьнцающимся сердечьшком. Цель изобретения - повышение ШЩ преобраз ова т епя. Указанная цель достигается тем, что в тpaнзнcтopнo s преобразователе, содержащем силовую дрлумостовую ячейку с выходным трансформатором, причемш последний снабжен двумя обмотками подожительной обратной связи, каждая из KOTOpi rx; связана с входом соответствующего силового транзистора преобраз ов.ателя и блока управления с коммутиругощими транзисторами и время задающим узлом также связанного своими выходами с входами силовых транзисторов J между вывoдa sи каждой обмотки положительной обратной связи через токоза/1,ак)щий резистор включен один из коммутирующих транзисторов блока управления, между этими же выв дами обмотки включен элемент времяза дающего узла блока управления, образованный, из последовательной КС-цепочки, причем средняя точка RC-цепочки подключена к базе коммутируняце го транзистора, а ее конденсаторный вывод к эмиттеру, при этом точка соединения коллектора с токозадающим резистором подключена к базе силового транзистора, эмиттер которого соединен со средней точкой обмотки п ложительной обратной связИо На фиг. 1 представлена приндипи альная схема транзисторного преобразователя; на фиг. 2 - эпюры токов и наттр жений на основных элементах преобразоватапя. Транзисторный преобразователь (фиг, О включает силовую ячейку, которая выполнена по полумостовой схеме с конденсаторным делителем I и 2, силовыми транзисторами 3 и 4 и выходным трансформатором 5 с первичной б и выходной 7 обмотками и обмот ками 8 и 9 положительной обратной связиJ и блок 10 управления с коммутационными транзисторами 11 и 12. Ме ду выводами обмотки положительной обратной связу включены времязадающие элементы, состоящие из последова .тельных RC-депочек , к базе силовых транзисторов 3 и 4 подключены токозадающие резисторы 17 и 18 после точки подключения коммутирующих тран зисторов 1 и 12. На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 19 и 20 - напряжения на переходах база-эмиттер транзисторов 3 и 4 соответственно; 21 и 22 напряжения на конденсаторах 14 и 16 соответственно, прикладываемые к переходам база-эмиттер транзисторов 11 и 12J 23 и 24 - токи коллекторов транзисторов 11 и 12 соответственно, 25 - напряжение на обмотках трансформатора 5 с учетом принятой на фиг. I маркировки начал и.кондов. Схема (фиг. I) работает следующим образом. Допустим в момент t открыт транзистор 3 и закрыт транзистор 4. Тогда напряжерше конденсатора 1, равное половине напряжегщя источника -Станин, приложено к обмотке 6. Напряжения на входах транзисторов 3 и 4 имеют вид эшор 19 и 20 соответственно и определяются величинами напряжений на верхних половинках обмоток 8 и 9. Транзисторы 11 и 12 закрыты отридательным напряжением конденсаторов 14 и 16 (эпюры 22 и 23 соответственно) . Это состояние сохраняется до момента .12. . К этому времени завершен разряд конденсатора 14 до нулевого- значения (эпюры 22 ) и начинается заряд в положительном направлении до порога отпирания транзистора П. В результате его отпирания в момент tJ к переходу база-эмиттер транзистора 3 прикладывается запира1сш1ее напряжение (эпюра 19) от нижней половины обмотки 8. При этом через транзистор i I протекает импульс тока эпюры 23, в который входит и составляющая тока запирания транзистора 3, Это приводит к быстрому рассасыванию неосновных носителей в переходах транзистора 3 за промежуток времени . сокращению времени его запирания (на фиг. 2 это время для наглядности увеличено). Вследствие запирания транзистора 3 происходит переворот фазы напряжения на обмотках трансформатора 5 эпюра 25) , что приводит к отпиранию транзистора 4. Этим в принципе исключается явление перекрытия и появление сквозных токов в силовых транзисторах 3 и 4, так как отпирание одного транзистора имеет место только после запирания другого. Затем с момента t начинается, перезаряд конденсатора 14 и разряд конденсатора 16. Б момент t,, напряжение на конденсаторе 16 достигает порога отпирания транзистора 12, вследствие чего происходит аналогично вышеописанному процесс запирания в момент у тепер уже транзистора 4 и отпирания транзистора 3 с завершением одного цикл переключения силовых транзисторов, Цалее процесс повторяется периодически.: При этом период повторения определяется параметрами RC-цепочки, напряжением обмоток 8 и 9 и порогом отпирания транзисторов 3 и 4, При идентичных элементах, входных цепей 3 и 4, период Т притранзисторовмерно равен ti(0,5-0,7} RC, гдеК - сопротивление резисторов 13 С - емкость конденсаторов 14 и 16. Очевидно, что транзисторы 11 и 12 потребляют ничтожно малую среднюю мощность, так как участвуют в работе только на время рассасывания носителей в силовых транзисторах 3 и 4. Кроме того, потери мощности как в силовых транзисторах при их открытом состоянии, так и в выход ном трансформаторе определяются только мощностью нагрузки, так как отсутствует режим насыщения §ердеч-о ника трансформатора 5, Максимальное напряжение на коммутируняцих транзисторах 11 и 12 в отличие от известного, где оно равно двойному напряжению источника питания (до нескольких .сотен вольт), не превышает 8-10 В. Предлагаемый преобразователь обла ет существенной эффективностью за сч уменьшения потерь в блоке управления так как основные функции специальног задакяцего генератора и усилителя мощ ности совмещены в одном устройстве. Отметим, что если выбранные типы транзисторов 11 и 12 не допускают ин версного режима включения, то их ко лекторы обычным путем подключают к соответствующим точкам схемы фиг. 1 через диоды, что не вносит изменений в принцип работы и в параметры преобразователя. 86 Преобразователь может заменить известные усилители мощности, построенные по схеме полумостовых преобразователей, управляемые от отдельного задающего генератора, а также может быть использован в качестве сам(зстоятельного задающего генератора для управлеНИЛ прямоугольным напряжением переменного тока более мощного усилителя или группы преобразовательных ячеек. Формула изобретения Транзисторный преобразователь, содержащий полумостовую силовую ячейку с выходным трансформатором, причем последний снабжен двумя обмоткамиположительной обратной связи, каждая из Которых связана с входами соответ ствующего силового транзистора преобразователя и блока управления с коммутируюдими транзисторами и времязадакщим узлом, также связанного своими выходами с входами силовых транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД преобразователя, между вывoдa щ обмотки положительной обратной связи через токозадакшщй резистор включен один из коммутирующих транзисторов блока управления, между этими же выводами обмотки влючен элемент времязадающего узла блока управления, состоящий из последовательной RC-цепочки, причем средняя точка RC-цепочки подключена к базе упомянутого коммутирующего транзистора, а ее конденсаторный вывод - к эмиттеру, при этом точка соединения коллектора с токозадающим резистором подключена к базе силового транзистора, эмиттер которого соединен со средней точкой обмотки положительной обратной связи. Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе 1.Моин B.C., Лаптев Н.Н, Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., Энергия, 1972, с. 310-ЗП, рис. 9-5 (а, гид). 2.Авторйкое свидетельство СССР № 609193, кл. Н 02 М 7/537, 1976, 3.Авторское свидетельство СССР № 570162, кл. Н 02 М 3/335, 1975.