Полумостовой преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке вторичных источников питания. Цель изобретения - повьшение КПД, Устройство выполнено по полумостовой схеме на коммутирующих транзисторах 1, 2, управляемых с помощью управляющих транзисторов 5,6, базо-эмитте рные переходы которых зашунтированы базо-коллекторными переходами блокирующих транзисторов 12, 13. Частота переключений задается тактовым генератором. Блокирующие транзисторы 12, 13 защищают коммутирующие транзисторы 1, 2 от сквозных токов за счет автоматической задержки включения очередного коммутирующего транзистора Л или 2 до момента запирания последнего. 1 ил. Q S (Л со 00 ел N5 Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU;„,1 5212 (51)4 Н 02 М 7/538

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4095000/24-07 (22) 30.07.86 (46) 30.03.88. Бюл. К - 12 (7 1) Чувашский государственный университет им. И.Н.Ульянова (72) В.М.Пименов и В.А.Чихняев (53) 621.314.58 (088.8). (56) Источники электропитания РЗА, Справочник./Под ред. Г.С.Найвейльта..

М.: Радио и связь, 1985, с.367-368 °

Авторское свидетельство СССР

У 1249678, 14 ° 12.84. (54) ПОЛУМОСТОВОИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯ>КЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке вторичных источников питания. Цель изобретения — повышение KIIg. Устройство выполнено по полумостовой схеме на коммутирующих транзисторах 1, 2, управляемых с помощью управляющих транзисторов 5,6, базо-эмиттерные переходы которых зашунтированы базо-коллекторными переходами блокирующих транзисторов 12, 13. Частота переключений задается тактовым генератором. Блокирующие транзисторы 12, 13 защищают коммутирующие транзисторы 1, 2 от сквозных токов за счет автоматической задерж" ки включения очередного коммутирующего транзистора 1 или 2 до момента запирания последнего. 1 ил.

1385212

Изобретение относится к электротехнике, в частности к статическим преобразователям напряжения ПН с независимым возбуждением, и может быть использована пои разработке вторичных источников питания.

Цель — повышение КПД.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства. Предлагаемый l0 преобразователь содержит .коммутирующие транзисторы 1 и 2 и два конденсатора 3 и 4, соединенных по полумостовой схеме.

Базовые цепи коммутирующих тран- 15 зисторов подключены к коллекторам управляющих транзисторов 5 и 6 через одинаковые входные узлы 7 и 8. Входной узел состоит из двух последовательна соединенных резисторов. Эмит- 20 теры управляющих транзисторов 5 и 6 соединены с общим выводом устройства, а их базы подключены к выходу тактового генератора 9 через токоограничивающие резисторы 10 и 11. Блокирующие транзисторы 12 и 13 имеют различную проводимость. Каждый иэ блокирующих транзисторов 12 и 13 подключен переходом коллектор-база параллельно к переходу база-эмиттер уп, равляющего транзистора, одинаковой с ним проводимости. При этом коллекторы блокирующих транзисторов соединены с базами управляющих. Эмиттеры блокирующих транзисторов объединены между собой и через резистор 14 подключены к объединенным коллекторам коммутирующих транзисторов, Тактовый генератор выполнен по схеме релаксационного автогенератора на одном one- щ рационном усилителе 15, охваченным двумя обратными связями по прямому и инвертирующему входам, С этой целью прямой и инвертирующий входы усилителя соединены с его выходом, соответственно, через резисторы 16 и 17, и с общей точкой устройства первый соединен через резистор 18, а второй — через конденсатор 19. Дополнительно инвертирующий вход операционного усилителя подключен к общей точке соединения коммутирующих транзисторов через резистор 20.

Питание операционного усилителя осуществляется от двух параметрических стабилизаторов 21 и 22, которые соединены в последовательную цепь и подключены к зажимам источника питания постоянного тока. Общая точка соединения стабилизаторов является и общей точкой всего устройства.

Полумостовай преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения в устройстве происходит процесс включения, Операционный усилитель переходит в состояние максимального выходного напряжения за счет действия положительной обратной связи через резисторы 17, 16, Полярность выходно.— го напряжения определяется напряже нием смещения, присушим данному образцу операционного усилителя. Предположим, положительную полярность напряжения на выходе усилителя. В этом случае будут открыты управляющий 5 и блокирующий 13 транзисторы.

Первый транзистор открывается по цепи база-эмиттер, а. второй — коллек тор-база. Падением напряжения на переходе коллектор-база блокирующего транзистора надежно закрыт управляющий транзистор б и соответственно коммутирующий транзистор 2. Через открытый управляющий транзистор 5 и входной узел 7 открывается (переходит в насыщение) коммутирующий транзистор 1. Через открытый транзистор на выход ПН подается напряжение положительной полярности общей точки устройства, Под действием этого напряжения через резисторы 14 и 20 протекают токи. Первый замыкается в цепь эмиттер-база блокирующего транзистора 13, а второй — в цепь конденсатора 19. Падением напряжения на переходе эмиттер-база транзистора 13 надежно закрыт блокирующий транзистор 12 по тому же переходу. Конденсатор 19 начинает заряжаться токами, протекающими через резисторы 20 и 17.

В момент равенства по величине между напряжением на конденсаторе и падением напряжения на резисторе !8, происходит переключение операционного усилителя по выходу. Процесс переключения носит лавинообразный характер за счет действия положительной обратной связи. В результате на выходе операционного усилителя изменяется полярность напряжения. Изменение полярности выходного напряжения усилителя ведет к реверсированию направления протекания токов через резисторы

10, 11. В результате ток через резистор 10 замыкается в цепь коллек1385212 тор-база блокирующего транзистора 12.

Падением напряжения на этом переходе формированно закрывается (переходит в режим отсечки)управляющий транзистор 5. Одновременно с переключением усилителя ток через резистор

11 начинает протекать по переходу коллектор-эмиттер блокирующего транзистора 13. 1О

По истечении времени рассасывания носителей в базе коммутирующего транзистора 1, последний начнет закрываться (переходить в режим отсечки), Через входной узел 8 будет открывать-15 ся коммутирующий транзистор 2, форсируя изменение напряжения на выходе.

Данный процесс носит лавинообразный характер, так как уменьшение и затем изменение полярности выходного напряжения ведет к уменьшению тока через резистор 14 и пропорциональному увеличению тока, протекающего через резистор 11 в цепь база-эмиттер управляющего транзистора 6. В момент сни- 25 жения выходного напряжения до нулевого значения данный ток полйостью замыкается в базовую цепь упомянутого транзистора. Изменение полярности напряжения на выходе приводит к тому„ что ток через резистор 14 начинает протекать в цепь эмиттер-база блокирующего транзистора 12, запирая при этом одноименный переход транзистора 13. Таким образом, коммутирующие транзисторы формированно переклю35 чаются. Транзистор 1 переходит в режим отсечки, а транзистор 2 — в режим насьпцения. Одновременно током через резисторы 17, 20 начинает пе- 4О резаряжаться конденсатор. За время перезаряда конденсатора состояние транзисторов не изменяется и на выходе формируется отрицательный меандр (прямоугольной формы полуволна) йапряжения. В момент достижения величиной напряжения на конденсаторе значения, равного напряжению на резисторе 18, происходит очередное переключение операционного усилителя, с последующим переключением транзисторов. Процесс переключения аналогичен описанному выше с той лишь разницей, что происходит запирание транзисторов б и 2 и открывание транзисторов 5 и б. Далее процессы периодически повто55 ряются. В результате переключений транзисторов на выходе формируется переменное напряжение прямоугольной

t формы. Блокирующие транзисторы надежно защищают коммутирующие транзисторы от протекания через них сквозных" токов за счет автоматической задержки включения очередного коммутирующего транзистора до момента практически полного запирания ранее открытого транзистора. Момент переключения выбирается соотношением резисторов 11 (10) и 14. Для низкочастотных коммутирующих транзисторов может быть введена дополнительная минимальная временная задержка путем подключения дополнительного конденсатора между обьединенными эмиттерами блокирующих транзисторов и общей точкой устройства.

Переключение управляющих транзисторов происходит в форсированном режиме, а именно в режиме активного запирапия, Данньп режим обеспечивает сокращение длительности переходных процессов и, соответственно, уменьшение динамических потерь, При этом. повышается и надежность работы устройства, так как в режимах активного запирания повышается допустимое коммутирующее напряжение транзисторов, уменьшаются локальные перегревы структуры переходов транзисторов и, в целом, снижается температурный режим работы устройства.

Формула изобретения

Полумостовой преобразователь постоянного напряжения, содержащий коммутирующие транзисторы разного типа проводимости, управляющЪе переходы которых через входные узлы подключены к .коллекторам управляющих транзисторов, тип проводимости каждого из которых противоположен типу проводимости соответствующего коммутирующего транзистора, цепи баз которых через токозадающий элемент присоединены к выходу тактового генератора, общая точка частотозадающей

RC-цепи которого через первый резистор соединена с общей точкой коммутирующих транзисторов", образую-. щей выходной вывод, при этом эмиттеры управляющих транзисторов соединены с общим выводом, резисторы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения KIIP, введены два блокирующих транзистора, тип проводимости каждого из которых совпадает

1385212

Составитель Т.Ершова

Редактор И.Сегляник Техред Л.Олийнык Корректор А.Зимокосов

Заказ 1418/50 Тираж 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 с типом проводимости соответствующего управляющего транзистора, коллекторы которых соединены с базами соответствующих управляющих транзисторов, базы соединены с общим выводом, а эмиттеры через второй резистор соединены с общей точкой коммутирующих транзисторов, при этом упомянутый токозадающий элемент представляет собой два резистора, каждый из которых включен в цепь базы соответствукицего управляющего транзистора.