Двухтактный преобразователь напряжения Советский патент 1982 года по МПК H02M7/537 

(Б) ДВУХТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

.Устройство относится к электротехнике и может быть использовано в качестве вторичного источника питания.

Известны двухтактные преобразователи напряжения, запуск которых осуществляется путем подачи импульса пускового тока от первичного источника питания через конденсатор непосредственно в базу одного из транзисторов преобразователя 1 или в специальную пусковую обмотку насыщающегося трансформатора 2 .

Недосугаток указанных устройств неустойчивый запуск, особенно в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды и напряжения первичного питания, а также при значительных технологических разбросах параметров элементов преобразователя и при плавной подаче напряжения первичного питания. Это объясняется тем, что амплитуда и длительность импульсов пускового тока определяются в основном параметрами элементов цепи запуска, а время вьлхода преобразователя на режим устойчивых автоколебаний - как параметрами элементов самого преобразователя и фильтров выходных цепей, так и величиной емкостиконденсатора в пусковой цепи. Устойчивый запуск преобразователя возможен лишь в том случае, если амплитуда и длительность импульса пускового тока не успевают заметно умен ьшиться до выхода преобразователя на режим устойчивых автоколебаний.

Известны двухтактные преобразователи напряжения, в которых для за10пуска используется дополнительный преобразов.атель более высокочастотных однополярных импульсов 3.

Недостатками таких устройств являются ненадежный запуск основного

15 преобразователя, обусловленный тем, что во время запуска дополнительный преобразователь периодически уменьшает пусковой базовый ток транзисторов основного автогенератора поч20ки до нуля в то время, как по мере роста напряжения первичного питания растет коллекторный ток тра«зисторов основного автогенератора и для его надежного запуска необходим

25 рост базового тока транзисторов, а также большое время выхода на режип устойчивых колебаний основного автогенератора, что обусловлено разрядом всех конденсаторов фильтров во

30 время периодических уменьшений дрполнительным преобразователем пусковог базового тока .транзисторов-основного преобразователя.

Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности двухтактный автогенератор напряжения, содержащий трансформатор с переключающими транзисторами,, пусковой транзиторно-реэисторный узел, имеющий управляющий вход, выпрямитель, вход которого подключен к одной из обмоток трансформатора, резистор и конденсатор 4 3.

Недостатком известного устройства является ненгщежный запуск. Это объясняется тем, что конденсатор, обязательно необходимый в узле запирания, начинает заряжаться от источника запирающего напря хения (от выпрямителя, подключенного к одной из обмЬток трансформатора) с самого начала запуска автогенератора и запирает пусковой узел до выхода автогенератора на режим устойчивых автоколебаний (независимо от величины емкости этого конденсатора, которая лишь влияет на время выхода автогенератора на режим устойчивызс автоколебаний) ..При этом уменьшается пусковой ток, поступающий от первичного источника питания через пусковой узел в базы транзисторов автогенератора, хотя их коллекторные токи растут по мере роста напряжения первичного питания, что приводит к срнлву колебаний айтогенератора. Повышение базового тока транзисторов во время запуска путем увеличения напряжения на обмо.тках положительной обратной связи или уменьшения сопротивления базовой цепи приводит к повышению потерь в базовых цепях автогенератора в режиме устойчивых автоколебаний, но не гарантирует надежный запуск во всех условиях эксплуатации.

Цель изобретения - повыа1ение устойчивости запуска автогенератора в широком диапазоне изменения условий работы. I

Поставленная цель достигается тем, что в двухтактном преобразователе напряжения, содержащем инверторную ячейку на силовых транзисторах, одни из силовых электродов которых объединены и подсоединены к первому входному выводу, а другие подключены к выходному трансформатору, имеюще1/1у дополнительную обмотку, через выпрямитель и емкостный фильтр связанную с эмиттер-базовым переходом пускового транзистора, база и коллектор которого через соответствующие резисторы подключены ко второму входному выводу, а эмиттер связан с обмоткой обратной связи, параллельно эмиттер-базовому переходу пускового транзистора

подключена силовая цепь введенного запирающего транзистора/ эмиттер которого подсоединен к средней точ. ке обмотки обратной связи,а управляющий эмиттер-базовый переход, зашунтирован-;

ный разистором, через введенный стабилитрон подсоединен к емкостному фильтру.

На чертел е представлена схема устройства.

0 Преобразователь содержит трансформатор 1 с первичной обмоткой 2, обмоткой 3 положительной обратной связи и обмоткой 4 запирания, переключающие транзисторы 5 и. 6, резисторы 7-9 в базовых цепях, пусковой узел 10, состоящий из транзисторов 11 и 12 и резисторов 13-15, выпрямитель .16, вход которого подключен к обмотке 4 трансформатора 1,

Q и конденсатор 17, который пoдкJJЮчeн через резистор 18 к выходу выпрямители 16 и через стабилитрон 19 к управляющему входу пускового узла 10.

Устройство работает следующим

5 образом.

При подаче на вход устройства напряжения питания Un (плавно или скачком) через резистор 13, переход базаэмиттер транзистора 11 и резистор 8

0 потечет ток. При этом транзистор 11 открывается и через его .переход коллектор-эмиттер и резисторы 14 и 8 также течет ток. По мере нарастания, напряжения питания U этот ток нарастает. При этом увеличивается падение напряжения на резисторе 8, которое через обмотку 3 и резисторы 7 и 9 прикладывается к переходам база-эмиттер транзисторов 5 и б. При достижед НИИ этим напряжением определенного

уровня один из транзисторов 5, 6 на- . чинает открываться (тот, у которого меньше сопротивление перехода базаэмиттер) . Пусть это будет транзистор 5. Через переход коллектор-эг1иттер транзистора 11, резистор 14, половину обмотки 3, резистор 7 и переход база-эмиттер транзистрра 5 течет пусковой ток. Транзистор 5 открывается еще больше. Это вызывает протекание нарастающего по величине коллекторного тока транзистора 5 от источника первичного питания и через половину первичной обмотки 2 трансформатора I. На всех обмотках трансформатора I начинает появляться нарастающее по величине напряжение. .Ток от обмотки 3 положительной обратной связи совместно с током пускового узла 10 еще больше открывают транзистор 5 до тех пор, пока тот не войдет в насыщение. Нарастающий при этом его коллекторный ток вызывает насыще.ние магнит,опровода трансформатора I, что приводит к изменению полярности на всех его обмотках. В результате этого напряжение обмотки 3 начинает закрывать транзистор 5 и открывает транзистор 6. При этом через переход база-эмиттер транзситора б одновременно протекают токи от обьютки 3 и от первичного источника питания Up, через пусоковй узел 10 и резистор 9, что способствует ускорению процесса открывания транзистора 6 и закрывания транзистора 5. Для ограничения сквозного тока через переходы база-эмиттер транзисторов 5 и 6,возникающего от рассасывания неосновных носителей в базе закрывающегося транзистора, и для уменьшения обратного напряжения на переходе база-эмиттер закрытого транзистора сопротивление базовой цепи разделено на три одинаковые по величине части (резисторы 7, 8 и 9). В дальнейшем процесс переключения транзисторов 5 и 6 преобразователя периодически повторяется.

В отличие от всех известных устройств в предлагаемом автогенераторе пусковой ток (через пусковой узел 10 и поочередно базовую цепь . калодоро иа переключающих транзисторов 5 и б) протекает в течение всего пускового процесса практически до окончательного выхода автогенератора на режим устойчивых автоколебаний. Причем по мере роста напряжения первичного питания, а следовательно, и коллекторного тока транзисторов 5 и б преобразователя, пусковой ток в устройстве не уменьшается, а нарастает. Этим обеспечивается надежный запуск преобразователя независимо от скорости и времени нарастания напряжения первичного питания, изменения в широких пределах температуры окружающей среды, а также характера нагрузки.

Пусковой узел 10 со временем отключается. 3 предлагаемом устройстве отключение пускового узла 10 происходит не до окончания пускового процесса, а лишь когда автогенератор выйдет (или почти выйдет) на режим устойчивых автоколебаний. Только тогда напряхсения Uj будет достаточно (Uj - напряжение, выпрямленное выпрямителей 16 с обмотками 4 трансформатора 1) для пробоя стаСилтрона 19. Стабилитрон 19 лавинообразно пробивается, и протекающий через него ток открывает транзистор 12, который до окончания процесса запуска автогенератора был закрыт благодаря соединению его базы с эмиттером через резистор 15 и совершенно не влиял на запуск . Транзистор 12 своим переходом

коллектор-эмиттер шунтирует переход база-эмиттер транзистора 11.и закрывает его. При этом напряжение на переходе база-эмиттер транзситора 11 уменьшается, чего вполне достаточно для его надежного закрывания.

Резистор 18 служит для ограничения тока через стабилитрон 19. В отличие от известных схем, конденсатор 17. совершенно не влияет на процесс запуска, автогенератора и служит лишь для фильтрации напряжения, выпрямляемого выпрямителем 16 только на короткое время (порядка 0,1 2 мкс) переключения автогенератора,

чем предотвращается периодическое включение узла 10 запуска во время работы автогенератора в режиме устойчивых автоколебаний.

20

Формула изобретения

Двухтактный преобразователь напряжения , содержащий инверторную ячейку на силовых транзисторах, одни из силовых электродов которых объединены и подсоединены к первому входному выводу, а другие подключены к выход-. ному трансформатору, имеющему дополнительную обмотку,через выпрямитель и емкостный фильтр, связанную с эмиттер-базовым переходом пускового транзистора, база и коллектор которого через соответствующие резисторы подключены к BTopobty входному выводу,

а э Шттep связан с обмоткой обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности в широком диапазоне изменений условий работы, параллельно эмиттербазовому переходу пускового транзистора подключена силовая цепь введенного запирающего транзистора, эмиттер которого подсоединен к средней точке обмотки обратной связи, а управляющий эмиттер-базовый переход, зашунтированный резистором, через введенный стабилитрон подсоединен к емкостному фильтру.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

-Й