Полумостовой преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель - улучшение качества выходного напряжения и надежности путем, ликвидации сквозных токбв.через транзисторы. Устройство выполнено на двух транзисторах по полумостовой схеме. В преобразователе осуществлено форсированное запирание одного из транзисторов, управляемого от обмотки положительной обратной связи и первого синхронизирующего транзистора. Последний, открываясь, не дает открытия силовому транзистору , тем самым осуществляя фиксированную задержку отпирания после запирания второго силового транзистора. Необходимая величина задержки соответствует величине импульса, формируемого в блоке управления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

„„SU„„1394379

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (so 4 Н 02 М 7/5395

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ.И ОТКРЫТИЙ (21) 4083173/24-07 (22) 02.07.86 (46) 07.05.88. Бюл. Ф 17 (72) А.М,Кашкаров и Г.Г.Угнивенко (53) 621.314,58 (088.8) (56). Авторское свидетельство СССР

У 1198715, кл. Н 02 М .7/5395, 1983. (54) IIOJIYMOCTOBOA ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель — улучшение качества выходного напряжения и надежности путем ликвидации "скворных токов".че рез транзисторы. Устройство выполнено на двух транзисторах по полумостовой схеме. В преобразователе осуществлено форсированное запирание одного из транзисторов, управляемого от обмотки положительной обратной связи и первого синхронизирующего транзистора. Последний, открываясь, не дает открытия силовому транзистору, тем самым осуществляя фиксированную задержку отпирания после запирания второго силового транзистора.

Необходимая величина задержки соответствует величине импульса, формируемого в блоке управления. 1 s,ï. ф-лы, 2 ил.

1394379

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для построения источников электропитания.

Цель изобретения — улучшение качества выходного напряжения и повьппение надежности путем ликвидации

"сквозных токов" через транзисторы.

На фиг. 1 приведена функциональная 10 схема.полумостового преобразователя напряжения; на фиг. 2 — диаграммы. напряжений элементов устройства.

Устройство содержит узел 1 управления, первый 2 и второй 3 транзисторы, трансформатор 4 с первичной обмоткой 5, вторичной обмоткой 6, обмоткой 7 положительной обратной связи, конденсаторный делитель напряжения на конденсаторах 8 и 9, резистор 20

10, диод 11, форсирующую RC-цепь 12, первый синхронизирующий транзистор

13, дополнительный первый 14 и второй

15 резисторы делителя напряжения и второй синхронизирующий транзистор 1625

Генератор 17 импульсов узла управления связан через интегрирующую

RC-цепь 18 с R-входом первого D-триггера 19 и с его С-входом непосредственно. 30

Инверсный выход первого D-триггера

19 подключен к С-входу второго D-триг; гера 20, а прямой выход — к первому входу первого инвертора 21 и одновременно к входу второго инвертора

22, выход которого образует дополнительный выход узла 1 управления. Rи S-входы второго D-триггера 20 подключены к общей точке схемы, а

D-вход — к его инверсному выходу и к

40 второму входу первого инвертора 21.

Выход инвертора 21 через форсирующую

RC-цепь 23 образует . выход узла 1 управления.

Узел 1 управления предназначен для формирования на его выходе управляющих однополярных импульсов напряжения вторым транзистором 3, а также для формирования на дополнительном выходе однополярных импульсов напряжения, синхронизирующих работу первого транзистора 2 путем его запирания в момент пауз на нуле, отпиранием синхронизирующих транзисторов

13 и 1 6. Этим исключается одновременное открытое состояние первого 2 и второго 3 транзисторов. Обмотка 7 положительной обратной связи — трансформатора 4 с ограничительным резнстором 10 служит источником питания для управления первым транзистороМ 2.

Диод 11 предназначен для защиты пер-. вого транзистора 2 от обратного напряжения. Форсирующая RC-цепь 12 предназначена для формированного запирания первого транзистора 2 при поступлении на базу транзистора 13 синхронизирующего однополярного HM пульса напряжения с дополнительного выхода 1 управления.

На фиг. 2 изображено: — напряжение на выходе генератора 17;

U> — напряжение на выходе RC-цепи 18; — напряжение на инверсном выходе первого триггера 19;

U — напряжение на прямом выходе первого триггера 19; — напряжение на инверсном выходе второго триггера 20;

U< — напряжение на выходе первого инвертора 21;

U — напряжение на выходе второго инвертора 22;

Ug — напряжение на выходной обмотке 6 трансформатора 4; — длительность фиксированной задержки управляющего импульса, исключающая одновременное открытое состояние транзисторов 2 и 3.

Преобразователь работает снедующнм образом.

Управление первым 2 и вторым 3 транзисторами осуществляется узлом

1 управления. Узел управления формирует управляющие импульсы напряжения следующим образом.

Импульсы напряжения, сформированные генератором 17 импульсов, (U ) подаются на С-вход D-триггера 19.

Он срабатывает по возрастающему фронту импульсов напряжения генератора

17 и на его инверсном выходе устанавливается логическая единица, а на прямом выходе — логический ноль (U

3 и U+) . Одновременно импульсы напряжения с выхода генератора 17 подаются на вход интегрирующей RC-цепи 18, Через промежуток времени 7, определяемый параметрами RC-цепи 18;на D-входе D-триггера 19, устанавливается логическая единица н D-триггер 19 восстанавливает свое прежнее состояние (U и U ) . Длительность импульсов напряжения выбирается из расчета времени рассасывания неоснов1394379 ных носителей в области базы первого 2 и второго 3 транзисторов, при котором возможно одновременно открытое их состояние, т.е. протекание

"сквозного тока", Импульсы напряжения с инверсного выхода D-триггера 19 подаются на

С-вход триггера 20, который включен по схеме счетного триггера. На выходе D-триггера 20 формируются однополярные импульсы напряжения, следующие через промежутки времени, равные длительности импульсов напряжения (U5)

Импульсы напряжения с прямого выхода первого D-триггера 19 подаются через второй инвертор 22 на дополнительный выход узла 1 управления с (U ) B MOMPHTbI времени, совпадающие с передним фронтом выходных импульсов напряжения генератора 17.

Одновременно импульсы напряжения с прямого выхода первого D-триггера

19 подаются на первый вход, а с инверсного выхода второго D-триггера

20 на второй вход первого инвертора

2 1, с выхода которого через форсирующую RC-цепь 23 они поступают через выход узла 1 управления на базу транзистора 3 (U<) . Импульсы этого выхода имеют фиксированную задержку на нуле от начала импульса на длительность 7 (Аиг.2).

При подаче управляющего импульса напряжения с выхода узла 1 управления (U ) на вход второго транзистора

3 последний открывается. При этом конденсатор 9 через первичную обмотку

5 трансформатора 4 и открытый тран40 зистор 3 разряжается, формируя положительный полупериод напряжения на выходной обмотке 6 трансформатора 4 .(U„ t„-t ), В промежуток времени

45 (U ) на обмотке 7 трансформатора 4 наводится напряжение, запирающее первый транзистор 2.

В момент окончания управляющего импульса (момент t<, U<) транзистор

3 закрывается и напряжение на обмот50 ках трансформатора 4 меняет свою полярность. Одновременно в момент с дополнительного выхода узла 1 управления поступает импульс напряжения, открывающий второй синхронизирующий транзистор 16, вызывая открывание первого синхронизирующего транзистора 13, который способствует удержанию в закрытом состоянии первого транзистора 2, шунтируя базаэмиттерный переход первого транзистора 2 через открытый первый синхрониэирующий транзистор 13 на время рассасывания неосновных носителей в области базы второго транзистора 3.

По окончании ° подачи импульса напряжения с дополнительного выхода уз-. ла 1 управления в момент времени t открывается транзистор 2 напряжением от обмотки 7 положительной обратной связи трансформатора 4. При этом конденсатор форсирующей RC-цепи 12 зарйжается в полярности, соответствующей протеканию тока управления. В это время формируется отрицательный полупериод напряжения на выходной обмотке 6 трансформатора 4 — конденсатор

8 разряжается через открытый транзистор 2 и первичную обмотку 5 трансформатора 4 (U<, -t ).

В момент времени t с дополнительного выхода узла 1 управления приходит импульс напряжения (U,) на вход второго синхронизирующего транзистора 16. Синхрониэирующие транзисторы

16 и 13 открываются и через открытый первый синхронизирующий транзистор

13 к управляющему база-эмиттерному переходу первого транзистора 2 прикладывается запрещающее напряжение, т.е. транзистор 2 форсированно запирается напряжением конденсатора Аорсирующей RC-цепи 12. Первый транзистор 2 закрывается на длительность — длительность управляющего импульса с дополнительного выхода узла 1 управления и поступления управляющего импульса с выхода узла 1 управления, второй транзистор 3 (Uz, момент

t ) формирует положительный полупе5 риод напряжения на выходной обмотке

6 трансформатора 4 и в дальнейшем весь цикл работы повторяется.

Таким образом, эффективность изобретения состоит в том, что обеспечивается симметричная работа плеч полумостового преобразователя с фиксированной задержкой на нуле, обеспечивающей устранение сквозных токов тем самым повышается КПД при однополярном бестрансформаторном управлении преобразователя.

Формула изобретения

1. Полумостовой преобразователь постоянного напряжения, содержащий

1394379 узел управления, выполненный по схеме широтно-импульсного модулятора, первый и второй транзисторы, вклю ченные по полумостовой схеме между входным выводом и общей точкой, трансформатор, первичная обмотка которого первым выводом подключена к точке соединения транзисторов между собой, а вторым выводом подключена к выходу конденсаторного делителя напряжения, включенного параллельно полумосту транзисторов, вторичная обмотка трансформатора соединена с выходными выводами, а обмотка положительной ! обратной связи одним выводом подключена к одному выводу резистора, а другим выводом подключена к первому выводу первичной обмотки трансформатора, при этом база-эмиттерный переход первого транзистора шунтирован встречно включенным диодом, а выход узла управления соединен с базой второго транзистора, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью улучшения качества выходного напряжения и повышения надежности путем ликвидации сквозных токов через транзисторы, вход первого транзистора зашунтирован силовой цепью первого введенного синхронизирующего транзистора, базаэмиттерный переход которого, зашунтированный первым резистором введенного делителя напряжения, подсоединен к базовой цепи первого транзистора через введенную форсирующую

RC-цепь и к второму выводу упомянутого резистора, при этом база первого синхронизирующего транзистора через второй резистор делителя напряжения и силовую цепь второго введенного синхронизирующего транзистора соединена с входным выводом, соединенным с силовым электродом второго транзистора, а база второго синхронизирующего транзистора подсоединена к дополнительному входу узла управления, выполненному обеспечивающим формирование на своем дополнительном выходе отпирающего второй синхронизирующий транзистор импульса заданной длительности в момент окончания формирования отпирающего первый транзистор им- пульса.

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что узел управления выполнен в виде генератора импульсов, выход которого подключен к С-входу непосредственно и через интегрирующую RC-цепь к R-входу первого D-триггера, инверсный выход которого подключен к С-входу второго

D-триггера, а прямой выход — к первому входу первого инвертора и входу второго инвертора, выход которого образует дополнительный выход узла управления, при этом D-вход D-триггера и его инверсный выход подключены к второму входу первого инвертора, выход которого через форсирующую

КС-цепь подключен к выходу узла управления.!

394379

we

met схема

Риа2

Составитель М.Ершова

Редактор В.Бугренкова Техред JI.Ñåðäþêîâà Корректор С. Черни

Заказ 2233/53 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ф

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