Ключевой транзисторный преобразователь напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах электропитания, электропривода и автоматики. Цель изобрете-. ния - повышение КПД. Преобразователь содержит силовой транзистор 1, база которого подключена через отпирающий транзисторный усилитель 3 к положительному вьшоду источника питания 2, а через запиракщий транзисторный усилитель 9 - к отрицательному выводу источника 2. Введение второго отпирающего 17 и второго запирающего 13 транзисторных усилителей позволяет снизить динамические потери, т.к. для отпирания и запирания силового тран- - зистора 1 используется полное напряжение источника. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. . 9 К нигр(13К5 СО ;О 00 О сл 00

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5 t) 4 Н 02 М 7/538 . а

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СлР

CO

4Р

Сд

8® ЯКУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4153809/24-07 (22) 27.11,86 (46) 23.05.88. Бюп. 9 19 (71) Новосибирский электротехнический институт (72) С.Г.Шраменко, С.И.Гулевский, А.М.Рохлин, А.П.Усачев и А.В.Богдашев (53) 621.314.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 924809, кл. Н 02 М 7/538, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Ф 729789, .кл. Н 02 М 7/538, 1978. (54) КЛЮЧЕВОЙ. ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано

„„SU„„1398058 А1 в системах электропитания, электропривода и автоматики. Цель изобретения — повышение КПД. Преобразователь содержит силовой транзистор 1, база которого подключена через отпирающий транзисторный усилитель 3 к положительному выводу источника питания 2, а через запиракщий транзисторный усилитель 9 — к отрицательному выводу источника 2. Введение второго отпи- рающего 17 и второго запирающего 13 транзисторных усилителей позволяет снизить динамические потери, т.к. для отпирания и запирания силового транзистора 1 используется полное напряжение источника. 2 з.п. ф-лы, 4 ил..

1398058

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного элетропитания и электропривода для коммутации нап5 ряжения..

Цель изобретения — повышение КПД.

На фиг.1-4 приведены варианты выполнения принципиальной схемы устройства и эпюры, поясняющие их рабо1 у.

Ключевой транзисторный преобразователь напряжения (фиг.1) содержит силовой транзистор 1, база которого соединена с положитепьным выводом ис- 15 точника 2 управляющего напряжения (ИП) через отпирающий транзисторный усилитель 3 (ОТУ), состоящий из пер. вого транзистора 4, база которого через первый 5, а коллектор через вто- 20 рой 6 резисторы подключены к положительному выводу указанного источника питания. База транзистора 4 подключена также через два соединенных последовательно в прямом направлении дио- 25 да с коллектором силового транзисто- ра 1. К базе транзистора 4 подключен анод первого диода 7; а к коллектору силового транзистора 1 подключен катод второго диода 8. С базой силового 30 транзистора .1 соединен запирающий транзисторный усилитель 9 (ЗТУ), состоящий иэ второго транзистора 10, эмиттер которого соединен с отрица тельным выводом ИП 2, и третьего дио,да 11, анод которого соединен с базой

|, транзистора 1 и эмиттером транзисто ра 4, а катод — с базой транзистора 4 и коллектором транзистора 10, Управляющий вход устройства соединен с ба- Ап зой транзистора 10, причем к этому входу подключен вход логического инвертирующего элемента 12. Эмиттер силового транзистора 1 подключен к ИП 2 через второй ЗТУ 13, состоящий из транзистора 14, база которого подсоединена через третий 15, а коллектор через четвертый 16 резисторы к положительному выводу ИП 2, эмиттер его соединен с отрицательным выводом ИП 2 через второй ОТУ 17, состоящий из

50 транзистора 18, эмиттер которого соединен с отрицательным полюсом ИП 2 и четвертого диода 19, анод которого соединен с эмиттерами транзисторов 1 и 14, а катод †. с базой транзистора

14 и коллектором транзистора 18, к базе транзистора 18 подсоединен выход инвертирующего элемента 12.

В устройство может быть введен стабилитрон 20, анод которого соединен с эмиттером, а катод — с коллектором транзистора 18 (пунктир на фиг.1) .

Кроме того, в устройство (фиг.1) может быть введен (фиг.3) формирователь запирающего напряжения (ФЗН), состоящий из транзистора 21, первого

22 и второго 23 стабилитронов, причем коллектор транзистора 21 соединен с анодом первого 22 и катодом второго

23 стабилитронов, катод стабилитрона

22 подключен к коллектору транзистора 18, эмиттер транзистора 21 и анод стабилитрона 23 подключены к отрицательному выводу ИП 2, а база транзистора 21 соединена с входом устройства через узел 20 временной задержки.

Устройство работает следующим образом.

Управляющие импульсы с входа устройства поступают на входы ЗТУ 9 и

ОТУ 17 н противофазе за счет инвертирующего элемента 12, т.е. если ЗТУ 9 открывается, то ОТУ 17 закрывается, и наоборот (диаграммы U вход U6 в фиг. 1). Пусть в момент времени С = 0 (фиг.2) ЗТУ 9 закрыт, а ОТУ 17 открыт. При этом ОТУ 3 открывается, так как он работает в противофазе с ЗТУ

9, а ЗТУ 13 закрывается, так как он работает в противофазе с ОТУ 17. База силового транзистора 1 через открытый ОТУ 3 подключена к положительному выводу ИП 2, а эмиттер через открытый ОТУ 17 подключен к отрицательному выводу источника (U, на фиг.2) .

Силовой транзистор 1 открыт. Причем в первый момент включения базовый ток силового транзистора 1 ограничивается резисторами 5 и 6, а ограничение насыщения осуществляется, за счет цепочки обратной связи на диодах 7 и 8. В момент времени происходит открывание ЗТУ 9 и закрывание ОТУ 17 (U „,д., U на фиг.2). При этом к б базоэмиттерному переходу силового транзистора 1 прикладывается запирающее напряжение, равное по величине напряжению ИП 2. Причем в первый момент напряжение U близко к нулю, 1 а ток i „имеет выброс, ограниченный резисторами 15 и 16 (UzÄщ,, на фиг.2). Это обусловлено рассасыванием избыточных носителей в базе силового транзистора 1. Силовой транзистор закрывается. В этой схеме напряжени

13980 источника не должно превышать максимального обратного напряжения базоэмиттерного перехода силового транзистора 1.

В тех случаях, когда требуется ограничить запирающее напряжение, прикладываемое к базоэмиттерному переходу силового транзистора 1, вводится стабилитрон 20 (фиг.1, пунктир). Это вызывает повышение КПД за счет умень-. шения запирающего базового тока силового транзистора 1 при снижении его обратного базоэмиттерного напряжения.

При введении в устройство ФЗН (фиг. 3) повьппается быстродействие силового транзистора 1 по сравнению с устройством на фиг.1. Процесс открывания силового транзистора в устройстве, выполненном по фиг.2, происходит аналогично описанному в пер-: вом устройстве на фиг. 1 (U „п, U 6 ., и

U6, i 6 на фиг.2). Процесс запира1 ния силового транзистора происходит

25 следующим образом. В момент времени происходит открывание ЗТУ 9 и закрывание ОТУ 17. При этом к базоэмиттерному переходу силового транзистора 1 прикладывается запирающее напряжение, равное по величине сумме напряжений стабилизации стабилитронов 22 и 23. Происходит быстрое запирание силового транзистора, так как это запирающее напряжение выбйрается на уровне максимального импульсного 35 запирающего напряжения базоэмиттерного перехода силового транзистора, а оно для силовых транзисторов обычно значительно вьппе аналогичного статического запирающего напряжения. В 40 момент времени t< на выходе узла 24 задержки появляется импульс, отпирающий транзистор 21, и обратное напряжение на базоэмиттерном переходе силового транзистора 1 снижается до ма- 45 лой величины, обусловленной напряжением стабилизации стабилитрона 22 (П swed П 61П > Ц 6 1 П 61 > 6на фиг4) и не зависит от величийы найряжения

ИП 2. 50

Таким образом, повышается быстродействие по сравнению с устройством, выполненным по фиг.1, так как к базоэмиттерному переходу силового транзистора кратковременно приложено повышенное запирающее напряжение.

58

Формула иэ обретения

1. Ключевой транзисторный преобразователь напряжения, содержащий силовой транзистор и основной полумостовой транзисторный усилитель, который выполнен в виде цепочки из согласно последовательно соединенных первого транзистора, блокирующего диода и второго транзистора, при этом коллектор первого транзистора через первый резистор присоединен к первому выводу для подсоединения источника управляющего напряжения, эмиттер второго транзистора подключен к второму вы воду для подсоединения этого источника, а эмиттер первого транзистора присоединен к базе силового транзистора, причем база первого транзистора соединена с коллектором второго транзистора и через второй резистор подключена к первому выводу для подсоединения источника управляющего напряжения, а база второго транзистора соединена с управляющим входом преббразователя, отличающийся тем, что, с целью повьпнения КПД, введен дополнительный полумостовой транзисторный усилитель, выполненный и подключенный к выводам для подсоединения источника управляющего напряжения аналогично основному полумостовому транзисторному усилителю, причем эмиттер первого транзистора дополнительного полумостового транзисторного усилителя соединен с эмиттером силового транзистора, а база второго транзистора этого коммутатора соединена с управляющим входом преобразователя через введенный логический инвертирующий элемент.

2 ° Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что введен стабилитрон, включенный параллельно второму транзистору дополнительного полумостового транзисторного усилителя..

3. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем,. что параллельно второму транзистору дополнительного полумостового транзисторного усилителя включены введенные два согласно последовательно соединенных стабилитрона, один из которых шунтирован введенным вспомогательным транзистором, подключенным базой через . введенный узел временной задержки к управляющему входу преобразователя.

1398058

1398058

Енп

Составитель В.Моин

ТехРед М.Ходанич

Корректор М.Максимишинец

Редактор А.Ворович

Заказ 2276/55 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