Преобразователь напряжения в.ю.солонина

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения - упрощение преобразователя . Для этого он содержит транзисторные ключи (ТК) 1 и 2, последовательный колебательный контур 5, выполненный на конденсаторе 7 и катушке 6 индуктивности с обмотками 13 и 14, управляющими ТК 1 и ТК 2. Введение делителя, выполненного на резисторах 15 и 16, обеспечивает более простое управление ТК 1 и Т2 в результате исключения импульсного генератора . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„ДЯ9БО А 1 (51) 4 H 02 M 7/538, .С 05 Г 1/08

ВСЕЖ !! ""

13,"

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3839584/24-07 (22) 25.12.84 (46) 23.01 88. Бюл. У 3 (75) В.Ю. Солонин (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 957183, кл. G 05 F I/08, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1078413, кл, G 05 F 1/08, 1981. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

В.Ю. СОЛОНИНА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. Цель изобретения — упрощение преобразователя. Для этого он содерзит транзисторные ключи (ТК) 1 и 2, последовательный колебательный контур 5, выполненный на конденсаторе 7 и катупгке 6 индуктивности с обмотками 13 и

14, управляющими ТК 1 и ТК 2. Введение делителя, выполненного на реэисторах !5 и 16, обеспечивает более простое управление ТК 1 и Т2 в результате исключения импульсного генератора. 2 ил.

40! 136895

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках электропитаНИЯ °

Ь

Цель изобретения — упрощение преобразователя.

На фиг, 1 показана схема преобразователя напряжения с транзисторами одинакового типа проводимости (т.е. только и — р — n или только р — п — р); на фиг. 2 — то же, с транзисторами разного типа проводимости.

Преобразователь напряжения (фиг.l содержит последовательно соединенные 15 транзисторные ключи 1 и 2, подключенные к входному выводу 3 и общему выводу 4 преобразователя, последовательный колебательный контур 5, выполненный на катушке 6 индуктивности 20 и конденсаторе 7, сглаживающий конденсатор 8, вклочениый между выходными выводами 4 и 9 преобразователя и нагрузкой 1О. Управляющие выводы транзисторных ключей 1 и 2 подключены к изводам 11 и 12 управления. Вторичные обмотки 13 и 14 выполнены иа катушке 6 индуктивности последовательного колебательного контура 5. Начало (обозначено точкой) первой 13 и ко- 30 нец второй 14 вторичных обмоток соответственно соединены с управляющими электродами (например, базами) первого 1 и второго 2 клочей. Конец первой вторичной обмотки 13 соединен с вторым силовым электродом транзисторного клоча 1, а начало второй вторичной обмотки 14 соединено с вторым силовым электродом транзисторного ключа 2. Дополнительно введены активные сопротивления, например резисторы 15 и 16, включенные параллельно транзисторвым ключам и 2. Эти резисторы образуют делитель напряжения, вклоченный между входной 3 и вы- 45 ходной 9 жнами. Указаний делитель соединен своими выходом с точкой соединения колебательного контура 5 с транзисторными ключами 1 и 2.

Преобразователь напряжения 50 (фиг. 2) отличается от преобразователя (фиг.l), тем, что имеет одну вторичную обмотку 14, так как ключи

1 и 2 разного типа проводимости. Их одноименные силовые выводы соеди— иены. Возможно выполнение преобразователя напряжения, отличающееся тем, что он имеет выходные выводы с дополнительной обмотки, к выводам

О 2 которой подключена нагрузка 10, причем выводы 4 и 9 соединены накоротко проводником.

Преобразователь напряжения (фиг.1 и 2) работает следующим образом.

В исходном состояниии все конденсаторы разряжены. Подача входного постоянного напряжения между входны" ми выводами 3 и 4 вызывает появление напряжения на выходе делителя, о6раэованного резисторами 15 и 16. Это напряжение прикладывается к колебательному контуру 5 ° Во вторичной обмотке 14 наводится импульс ЭДС. Мощности этого импульса достаточно для введения ключа 1 в насыщение, так как в начальный момент времени ток через ключ 1 не проходит иэ-за самоцндукции индуктивности контура 5, следовательно, требуется минимальная управляющая мощность для полного открытия ключа l.

Таким образом, во время открытия ключа 1 (т.е. переходного процесса между закрытым состоянием ключа и открытым) ток череэ него практически не проходит иэ-эа самоиндукции индуктивности контура 5. Поэтому энергия в виде тепла на ключе 1 не рассеивается. По мере увеличения тока через ключ 1 требуется больший ток по управляющему входу ключа 1 для удержания его в полностью открытом состоянии. Выходной мощности делителя, образованного проводимостями

15 и 16, для этого недостаточно (с такой выходной мощностью выбран делитель). Однако увеличение тока через индуктивность катушки 6 контура

5 вызывает увеличение тока индукции в обмотке 14, который поступает на управляемый вывод ключа 1. Этот ток является необходимым дополнением для удержания ключа 1 в полностью открытом состоянии при любом токе, проходящем через ключ 1.

Таким образом, первый полупериод колебательного процесса тока в контуре 5 проходит от начала и до конца при полностью открытом ключе 1.

Ключ 2 в течение этого полупериода полностью закрыт. Его удерживает в закрытом состоянии ЭДС, наводимая в обмотке !3. Как только полностью эарядится конденсатор 7 контура 5, т.». вся энергия, эапасенная в контуре 5, сосредоточится в его конденс аторе, ток через ключ 1 становит1368950

15

25

ЗО

40

50 ся равным нулю. Ключ 1 полностью закрывается. Напряжение на конденсаторе контура 5 превосходит напряжение на выходе делителя, образованного резисторами 16 и 15. Поэтому конденсатор контура 2 разряжается через индуктивность. контура 5 и резистор 16. Импульс, наведенный при этом во вторичной обмотке 13, по мощности достаточный для введения ключа 2 в насыщение (в полностью открытое состояние), так как в начальный момент времени ток через него практически не проходит из-за самоиндукции индуктивности контура

5. По мере увеличения тока через ключ 2 требуется больший ток по управляющему электроду 12 (базе) ключа

2 для удержания его в полностью открытом состоянии. Этот дополнительный ток поступает с вторичной обмотки 13. Он и обуславливает удержание ключа 2 в полностью открытом состоянии в течение всего времени, когда энергия передается с колебательного контура 5 в сглаживающий конденсатор 8.

Таким образом, второй полупериод колебательного процесса тока в контуре 5 проходит от начала и до конца при полностью открытом ключе 2.

Ключ 1 в течение этого полупериода полностью закрыт. Его удерживает в закрытом состоянии ЭДС, наводимая в обмотке 14. После передачи энергии с контура 5 в конденсатор 8 ток, проходящий через ключ 2, становится равным нулю. Ключ 2 закрывается.Затем вновь открывается ключ 1 и энер гия поступает в контур 5, а затем, после закрытия ключа l и открытия ключа 2, — в конденсатор 8. И так продолжается на протяжении всей работы преобразователя. В течение всего этого времени в последовательном колебательном контуре 5 проходят устойчивые автоколебания тока. Энергия порциями, равными энергоемкости колебательного контура 5, передается с входа 3 в конденсатор 8.

Энергия в виде тепла на ключах

1 и 2 не рассеивается, потому что когда каждый ключ закрыт или находится в состоянии переключения,ток через него не проходит, а когда ток проходит, ключ уже полностью о гкрыт и его сопротивление равно нулю. Ког.да ключ открыт или находится в состоянии переключения, ток, проходящий через него, сдерживается не сопротивлением этого ключа, а реактивными элементами колебательного контура 5. Энергия в виде тепла на реактивных элементах не рассеивается. Активные сопротивления резисторов 15 и 16 выбирают такой малой величины, что можно .пренебречь дополнительным рассеянием на них энергии в виде тепла.

Таким образом, в предложенном преобразователе энергия, идущая на переключение ключей 1 и 2 и удержание их в открытом состоянии, проходит через эти ключи только когда они находятся в полностью открытом состоянии (т.е. когда их сопротивление практически равно нуло), следовательно, не вызывает дополнительного рассеяния энергии в виде тепла.

Формула из обре тения

Преобразователь напряжения, содержащий двв последовательно соединенных транзисторных клочв, вход одного ключа и выход другого клоча подключены к входному выводу и выходному выводу преобразователя соответственно, последовательный колебательный контур, BbllloJIHPHHbIA в виде катушки индуктивности и конденсатора и вклоченный между общим выводом транзисторных ключей и общим выводом питания, причем эмиттер и база каждого ключа соединены между собой через дополнительную обмотку, выполненную нв катушке и}щуктивностн, отличающийся тем, что, с целью упрощения, в него введен делитель напряжения, выполненный на двух активных сопротивлениях, каждое из которых включено параллельно силовой цепи каждого транзисторного ключа.

1368950

1б

Фиг.2

Составитель Н. Цишевская

Техред Л. Олийнык Корректор А, Обручар

Редактор А. Козориз

Заказ 312/54 Тирах 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4