Импульсный преобразователь постоянного напряжения

 

1. ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНА, содержащий силовой и управляющие транзисторы , трансформатор с первичной обмоткой , первой и второй обмотками положительной обратной связи и обмоткой отрицательной обратной связи, коммутирующий и развязывающие диоды , выходной и вспомогательный конденсаторы , причем силовой транзистор , первичная обмотка трансформатора и коммутирующий диод соединены по Т-образной схеме, вход которой подключен к входным вьшодам, а выход - к выходным выводам, зашунтированным выходным конденсатором, первая обмотка положительной обратной связи трансформатора через развязывающий диод подключена к база-эмиттерноМу переходу силового транзистора , эмиттером соединенного с первым входным выводом, блок запуска подключен первым выводом к второму входному выводу, а вторым выводом к базе силового транзистора, блок управления входом подключен к входным выводам, а выходом - к базе управляющего транзистора, отличающийся тем, что, с целью увеличения КП,1, в него введены первый и второй дополнительные диоды, соединенные соответственно последовательно с второй обмоткой положительной обратной связи и обмоткой отрицательной обратной связи и подключенные параллельно вспомогательному конденсатору, который через управляющий транзистор подключен к база-эмиттерному переходу силового транзистора, при этом дополнитель (Л ные диоды включены в запирающем для силового транзистора направлении. 2.Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что блок управления снабжен задающим генератором и модулятором ширины импуль|Сов , причем первый выход задающего 00 генератора подключен к входу модулятора ширины импульсов, выходом соединенного с первым выходом блока уп00 равления . и 3.Преобразователь по пп.1 и 2, отличающийся тем, что : блок управления и задающий генератор снабжены дополнительными выходами, а блок запуска, выполненный на запускающем транзисторе, первом и втором резисторах, стабилитроне и третьем дополнительном диоде, - допол11ительным входом, соединенным с базой запускак щего транзистора и с дополнительным выходом блока управления, подключенным к дополнительному выходу задающего ге

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1181084

33 G05F1/56 (51) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ. ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /„"- :

К ABTOPCXOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3725415/ 3725966,/

/3726698/24-07 (22) 13.04.84 (46) 23.09.85. Бюл. N - 35 (72) Л.Л. Таланов и В.А. Семененко (71) Иосковский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.316,722(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 681424, кл. G 05 F 1/56, 1979.

Bamberg P. G1eichspannungswandfer

nit gerege 3ter Ansgangsspannung.

Е Eektronicshe Rundсshau, 1963, У 6, s. 289-292. (54)(57) 1. HMIIYJIbCHbIA ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий силовой и управляющие транзисторы, трансформатор с первичной обмоткой, первой и второй обмотками положительной обратной связи и обмоткой отрицательной обратной связи, коммутирующий и развязывающие диоды, выходной и вспомогательный конденсаторы, причем силовой транзистор, первичная обмотка трансформатора и коммутирующий диод соединены по Т-образной схеме, вход которой подключен к входным выводам, а выход — к выходным выводам, зашунтированным выходным конденсатором, первая обмотка положительной обратной связи трансформатора через развязывающий диод подключена к база-эмиттерному переходу силового транзистора, эмиттером соединенного с первым входным выводом, блок запуска подключен первым выводом к второму входному выводу, а вторым выводом— к базе силового транзистора, блок управления входом подключен к входным выводам, а выходом — к базе управляющего транзистора, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения КПД, в него введены первый и второй дополнительные диоды, соединенные соответственно последовательно с второй обмоткой положительной обратной связи и обмоткой отрицательной обратной связи и подключенные параллельно вспомогательному конденсатору, который через управляющий транзистор подключен к база-эмиттерному переходу силового транзистора, при этом дополнитель - . ные диоды включены в запирающем для силового транзистора направлении.

2. Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что блок управления снабжен задающим генератором и модулятором ширины импуль«сов, причем первый выход задающего генератора подключен к входу модулятора ширины импульсов, выходом соединенного с первым выходом блока управления.

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что блок управления и задающий генератор снабжены дополнительными выходами, а блок запуска, выполненный на запускающем транзисторе, первом и втором резисторах, стабилитроне и третьем дополнительном диоде, — дополнительным входом, соединенным с базой запускающего транзистора и с дополнительным выходом блока управления, подключенным к дополнительному выходу задающего ге1181()84 нератора, причем первый вывод блока запуска соединен через первый резистор с коллектором запускающего транзистора, а через второй резис1

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании вторичных систем электроснабжения на базе статических преобразователей. 5

Цель изобретения — увеличение КПД преобразователя путем уменьшения динамических потерь.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема импульсного преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу схемы.

Импульсный .преобразователь постоянного напряжения содержит силовой транзистор 1, включенный последовательно с первичной обмоткой 2 трансформатора 3 между первыми входным и выходным выводами 4 и 5, коммутирующий диод 6, конденсатор 7 выходного 20 фильтра, шунтирующий выходные выводы 5 и 8, подключенные к нагрузке 9, управляющий транзистор 10, первую обмотку 11 положительной обратной связи, подключенную к базе силового 25 транзистора 1 через развязывающий диод 12. Вторая обмотка 13 положительной обратной связи соединена последовательно с первым дополнительным диодом 14, обмотка 15 от- gp рицательной обратной связи соединена последовательно с вторым дополнительным диодом 16, параллельно которым включен вспомогательный конденса гор 17. Блок 18 упРавления содержит задающий генератор 19 и модулятор

20 ширины импульсов. Блок 21 запуска содержит запускающий транзистор 22, первый 23 и второй 24 резисторы, стабилитрон 25, третий допол- 4О нительный диод 26 и подключен к второму входному выводу 27.

В установившемся режиме понижающий импульсный пре образователь постоянного напряжения работает сле- 4> дующим образом. тор — с его эмиттером, подключенным через последовательно соединенные стабилитрон и третий дополнительный диод к второму выводу блока запуска.

Задающий генератор !9 блока 18 управления вырабатывает короткие импульсы стабильной частоты, которые поступают на управляющий вход блока 21 запуска и являются открывающими для транзистора 22. Ток коллектора транзистора 22 протекает по цепи: второй входной вывод, первый вывод блока 21 запуска, первый резистор 23, коллектор-эмиттерный переход транзистора 22, стабилитрон 25, третий дополнительный диод 26, база-эмиттерный .переход силового транзистора 1, первый входной вывод 4, на протяжении интервала времени t t (фиг. 2, i кгг) Коллекторный ток транзистора 22 является открывающим базовым током силового транзистора 1. При открывании последнего разность напряжения входного источника и напряжения на нагрузке 9 почти полностью прикладывается к первичной обмотке 2. Под действием этой разности напряжений происходит перемагничивание сердечника трансформатора 3, при этом происходит запасание части энергии входного источника в индуктивности пер- . вичной обмотки 2 трансформатора 3 и передача другой части энергии входного источника .во вторичные цепи и нагрузку. На вторйчной обмотке положительной обратной связи 11 трансформатора 3 наводится ЭДС, под действием которой через эту обмотку, развязывающий диод 12, база-эмиттерный переход силового транзистора 1 протекает дополнительный базовый ток, который форсирует открывание и вводит силовой транзистор 1 в режим насыщения. Под действием ЭДС, возникающей на обмотке 15 отрицательной обратной связи, начинает протекать ток заряда вспомогательного конденсатора 17 через открытий второй дополнительный диод 16.

1181084

В момент времени, по сигналу от блока управления базовый ток транзистора 22 обрывается и последний закрывается. Силовой транзистор

1 на интервале t 2-t, удерживается в 5 режиме насыщения базовым током, протекающим под действием ЭДС обмотки

11 положительной обратной связи (фиг. 2, I, i„ ). На интервале к времени t -t происходит окончательный заряд конденсатора 17.

На интервале открытого состояния силового транзистора 1 (tz-t3) управляющий транзистор 10 закрыт по сигналу от модулятора 20 ширины им- 15 пульсов блока 18 управления (фиг. 2, М

В момент времени t3 на базу управляющего транзистора 10 поступает открывающий сигнал, который переводит 20 его из режима отсечки в режим насыщения и удерживает в насыщенном состоянии до момента времени t+ . Быстрое рассасывание избыточного заряда неосновных носителей в базовой области силового транзистора 1 осуществляется суммой тока разряда конденсатора

17 и тока, обусловленного наличием

ЭДС на обмотке 15 отрицательной обратной связи. Ток разряда конденса- 30 тора 17 протекает по контуру: конденсатор 17, коллекторная цепь управляющего транзистора 10, эмиттер-базовый переход силового транзистора 1, конденсатор 17. Ток 1к,б, обусловлен- 35 ный наличием ЭДС на обмотке 15 отрицательной обратной связи, протекает по контуру: первый вывод обмотки

17 (точка), коллекторная цепь управляющего транзистора 10, эмиттер-базо-4р вый переход силового транзистора 1, второй дополнительный диод 16, второй вывод обмотки 15. Рассасывание неосновных носителей в базовой области приводит к тому, что из насыщенного 45 состояния силовой транзистор 1 переходит в линейную область, при этом ток, протекающий в первичной обмотке 2, уменьшается, что приводит к возникновению ЭДС самоиндукции. По- О лярность напряжения на всех обмотках трансформатора 3 меняется при этом на обратную.

Форсированное запирание силового транзистора 1 обеспечивается протеканием запирающего тока, обусловленного наличием ЭДС на дополнительной обмотке 13 положительной обратной связи, который протекает через насыщенный управляющий транзистор 10, смещенный в прямом направлении первый дополнительный диод 14 и эмиттербазовый переход силового транзистора 1, а также током разряда вспомогательного конденсатора 17. Последний разряжается через насыщенный управляющий транзистор 10 на базаэмиттерный переход силового транзистора 1.

После закрывания силовой транзистор 1 удерживается в режиме отсечки на интервале времени t — t напряз жением на дополнительном конденсаторе 17, при этом в последнем происходит накопление энергии (фиг. 2);

В момент времени t блок 18 управф ления вырабатывает два сигнала: пер- вый закрывает управляющий транзистор

10, второй открывает транзистор 22, после чего описанные процессы повторяются.

Принцип действия предлагаемого изобретения рассмотрен на примере понижающего импульсного преобразователя постоянного напряжения. Однако это техническое решение может быть без изменений применено для преобразователей повышающего и полярно-инвертирующих типов, поскольку все три типа преобразователей представляют собой Т-образную схему из силового транзистора, коммутирующего диода и первичной обмотки трансформатора, а различия этих схем определяются только местом включения этих элементов в Т-образной схеме. При этом схема подключения блоков управления и запуска, а также цепей положительной и отрицательной обратной связи, не зависит от типа преобразователя постоянного напряжения при условии подключения эмиттера силового транзистора к первому входному выводу преобразователя.

1181084

Составитель Н. Цишевская

Редактор Л. Гратилло Техред 0.Неце

Корректор Е, Сирохман

Заказ 5945/57 Тираж 645

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4