Двухтактный преобразователь напряжения Советский патент 1983 года по МПК H02M7/537 

1

Устройство относится к преобразовательной технике и может быть использовано в системах вторичного электропитания.

Известны схемы транзисторных преобразователей с насыщающимся силовым трансформатором 1.

Однако в этих схемах начало переключения транзисторов определяется выходом из состояния насыщения ранее открытого транзистора. При этом ток коллектора возрастает до величины, равной произведению базового тока на статический коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером. Поскольку амплитуда импульса тока не может превыщать предельно допустимого для транзистора значения, номинальный ток коллектора не может быть больще, чем произведение допустимого импульсного тока коллектора на отношение минимального к максимальному статических коэффициентов усиления транзисторов в схеме с общим эмиттером. Последнее обстоятельство вызывает порой значительное недоиспользование транзисторов по среднему значению тока коллектора либо вынуждает подбирать транзисторы с близкими коэффициентами усиления. КПД устройства сравнительно невысок из-за неоправданных потерь в сердечнике (поскольку рабочая индукция будет равна индукции насыщения) и в силовых транзисторах.

Известны схемы транзисторных преобразователей, содержащие коммутирующие силовые транзисторы, связанные с выходным трансформатором, в которых обеспечивается форсированное переключение силовых транзисторов с началом насыщения трансформатора 2.

10

Однако эти схемы достаточно усложнены из-за наличия транзисторов различных типов проводимостей. Кроме того, потери на резисторном датчике тока, который включен последовательно в цепь питания, умень,5 шают КПД устройства.

Известен также двухтактный транзисторный преобразователь, выполненный по схеме автогенератора, содержащий два силовых транзистора, связанных с выходным трансформатором, цепи положительной обратной

20 связи, времязадающие цепи 3.

Однако это устройство существенно усложнено, поскольку времязадающие цепи предполагают наличие дополнительного моточного изделия (насыщающегося дросселя), кроме того выходной трансформатор имеет вспомогательные обмотки обратной связи.

Наиболее близким к предлагаемому является двухтактный преобразователь напряжения, содержащий в каждом плече силовые транзисторы, управляющие переходы которых подсоединены к вспомогательным транзисторам и дополнительным цепям, состоящим из последовательно соединенных конденсатора, диода и резистора, подключенным к обмоткам положительной обратной связи 4.

Недостаток известного устройства - его сложность из-за наличия.в схеме транзисторов разного типа проводимости.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в каждом из плеч силовая цепь вспомогательного транзистора, тип проводимости которого идентичен силовому, включена последовательно с обмоткой положительной обратной связи и защунтирована введенным обратным диодам, а база этого транзистора подсоединена к точке соединения диода и конденсатора дополнительной цепи.

На чертеже представлена принципиальная схема преобразователя напряжения.

Схема содержит силовые транзисторы 1 и 2,связанные с трансформатором 3, вспомогательный транзистор 4,(5), силовыми выводами соединяющий базовый резистор 6 и 7 с базой транзистора 1(2). Времязадающие конденсатор 8(9) и резистор 10(11) включены последовательно и подключают базу транзистора 4(5) к точке соединения базовых резистора 6(7) и обмотки 12(13). Диод 14(15) включен между базой транзистора 4(5) и эмиттером транзистора 1 (2) в том же направлении, что и их управляющие переходы. Диоды 16 и 17 шунтируют в обратном направлении транзисторы 4 и 5 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Схема двухтактного автогенератора с трансформаторной обратной связью, имеет два состояния квазиустойчивого равновесия. Рассмотрим одно из этих состояний.

Пусть, например, транзистор открыт и насыщен, а транзистор 2 закрыт. Схема поддерживается в таком состоянии какоето время благодаря действию сигнала положительной обратной связи. Конденсатор 9 стремится зарядиться до напряжения на базовой обмотке 13 по цепи: нижний вывод обмотки 13 (плюс заряжайэщего источника напряжения), анод-катод диода 15, конденсатор 9, резистор И, верхний вывод обмотки 13 (минус заряжающего источника напряжения). Ранее заряженный конденсатор 8 (на левой обкладке-плюс, на правой минус) стремится перезарядиться до напряжения на базовой обмотке 12 по цепи: верхний вывод обмотки 12 (плюс источника напряжения), резистор 10, конденсатор 8, управляющий переход транзистора 4, управляющий переход транзистора 1, нижний вывод обмотки 12 (минус источника напряжения). Ток перезаряда конденсатора 3 (он же является базовым током транзистора 4) уменьщается по мере перезаряда конденсатора 8. При этом благодаря соответствующему выбору резистора 10 транзистор 4 находится в насыщенном состоянии какое-то время. Напряжение между коллектором и эмиттером насыщенного транзистора 4 близко к нулю и он не оказывает практического влияния на базовый ток транзистора 1, который в основном определяется напряже; нием на обмотке 12 и величиной сопротивле ния резистора 6. Сопротивление резисторов 6 и 7 выбирается из условия насыщения силовых транзисторов 1 и 2. Уменьшение базового тока транзистора 4 в какой-то момент приведет к тому, что транзистор 4 выйдет из состояния насыщения. При этом резко возрастет сопротивление в цепи базы транзистора 1, что приводит к выходу последнего из состояния насыщения. Когда транзистор 1 выйдет из насыщения, наступит .регенеративный процесс, в результате которого транзистор 2 попадет в область насыщения. Тогда полярности напряжений на обмотках 12 и 1-3 будут обратными и запертым окажется транзистор 1. Схема перейдет во второе состояние квазиустойчивого равновесия.

Цепь перезаряда конденсатора 8(9) является цепью, задающей время нахождения схемы в состоянии квазиустойчивого равновесия. Постоянная времени перезаряда конденсатора 8(9) в основном определяется величинами емкости конденсатора 8(9) и сопротивления резистора 10(11) и Bijj6Hрается такой, чтобы опрокидывание схемы происходило раньше, чем наступало насыщение выходного трансформатора 3.

Диоды 16 и 17 замыкают цепь положительной обратной связи, обеспечивающей быстрое запирание выщедцлего из насыщения силового транзистора i и 2, соответственно, по смене полярности напряжения на обмотках 12 и 13.

Двухтактный преобразователь напряжения может быть построен по любой известной схеме с трансформаторной обратной связью.

Таким образом предлагаемое устройство более просто по сравнению с известным, поскольку в нем применены транзисторы одного типа проводимости.

Формула изобретения

Двухтактный преобразователь напряжения, содержащий в каждом плече силовые транзисторы, управляющие переходы

которых подсоединены к вспомогательным транзисторам и дополнительным цепям, состоящим из последовательно соединенных конденсатора, диода и резистора, подключенным к обмоткам положительной обратной связи, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции преобразователя, в каждом нз плеч снловая цепь вспомогательного транзистора, тип ороводимости которого идентичен силовому, включена последрвательно с обмоткой положительной обратной связи и зашунтирована введенным обратным диодом, а база этого транзистора

подсоединена к точке соединения диода и конденсатора дополнительной цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Моин В. С. и др. «Стабилизированные преобразователи постоянного напряжения, М., «Энергия, 1972, с. 311.

2.Авторское свидетельство СССР № 834821, кл. Н 02 М 7/537, 1981.

3.Авторское свидетельство СССР № 157407, кл. Н 02 М 7/48, 1963.

4.Авторское свидетельство СССР № 634438, кл. Н 02 М 7/537, 1977.

/гГ

fj