Однотактный преобразователь постоянного напряжения

 

Изобретение относится к электро+ 0 - О технике и может быть использовано при проектировании вторичных источников .питания. Цель изобретекия - повьшение КПД. Преобразователь содержит силовой транзистор I,.через трансформатор 3 присоединенный к выходным вьшодам. База силового транзистора 1- подключена к эмиттеру транзистора 4 управления, коллектор которого подключен к первичной обмотке 5 транс форматора 6 управления. Базовая обмотка 7.трансформатора 6 управления соединена с входами силового транзистора 1 и транзистора 4 управления. Энергия, запасенная в конденсаторе. 15, подключенном параллельно силовому транзистору 1 через первичную обмотку 2 трансформатора 3 и первичную обмотку 5 трансф. рматора 6 управления , при запирании обоих транзисторов частично возвращается в источник питания. 2 ил. iff UP. f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН пи 4 Н 02 М 3/335

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTGPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

К

C ф

С@

4:ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4121867/24-07 (22) 26.06.86 (46) 15 .08.88. Бюл. N 30 (71) Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.M.Куляпин, N.Ô.Мударисов, Ю.А.Никитин, В.Н.Гладченко и P.P.Ñóëåéìàíîâ (53) 621.3 14.58 (088 .8) (56) Моин В.С. Стабилизированные > транзисторы преобразователи. M:

Энергоатомиздат, 1986, с.15, рис. 1. ба.

Патент США № 3114096, кл. Н 02 .М 3/335, кл. 3212, 10. 12.63.

Электронная техника в автоматике/

Под ред. Ю.И.Конева. Вып. 11, M. .

Сов. радио, 1980, с. 25 — 29, рис. 2. (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электро+

„„SU„„1417134 А 1 технике и может быть использоваго при проектировании вторичных источников питания. Цель изобретения — повьпиение КПД. Преобразователь содержит силовой транзистор 1,.через трансформатор 3 присоединенный к выходным выводам. База силового транзистора 1подключена к эмиттеру транзистора 4 управления, коллектор которого подключен к первичной обмотке 5 трансформатора б управления, Базовая обмотка 7,трансформатора б управления соединена с входами силового транзис— тора 1 и транзистора 4 управления.

Энергия, запасенная в конденсаторе

15, подключенном параллельно силовому транзистору 1 через первичную обмотку 2 трансформатора 3 и первичную обмотку 5 трансф рматора 6 управления, при запирании обоих транзисторов частично возвращается в источник питания. 2 ил.

1417134

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитанияI систем радиотехники, автоматики и вычислительной техники °

Цель изобретения — повышение КПД, На фиг. 1 представлена электрическая схема однотактного, преобразователя постоянного напряжения; на фиг. 2 — 10 диаграммы напряжений и токов в его элементах.

Однотактный преобразователь постоянного напряжения содержит силовой транзистор 1, коллектор присоеди- 1g нен к первому выводу первичной обмотки 2 трансформатора 3, а база — к эмиттеру транзистора 4, управления, коллектор которого подключен к первичной обмотке 5 трансформатора 6 i 2O управления, базовая обмотка 7 которого соединена с управляющими переходами силового транзистора 1 и транзистора 4 управления через первый резистор 8, второй 9 и третий 10 резисторы, первый 11, второй 12, третий 13 и четвертый 14 диоды и конденсатор 15.

Однотактный преобразователь по». стоянного напряжения работает следую- 30 щим образом.

При подаче напряжения питания благодаря пусковому резистору 9 транзистор 4 приоткрывается. При этом появляющееся на обмотке 5 напряжение 35 трансформируется в обмотку 7 и создает ток в цепи баз транзисторов 1 и 4, Развивается лавинообразный блокинг процесс открытия транзисторов 4 и 1.

Коллекторный ток транзистора I прощ текает через обмотку 2 выходного трансформатора. При этом в электромагнитной системе выходного трансформатора 3 записывается энергия. По достижении сердечником трансформато- 45 ра 6 насыщенного состояния резко увеличивается коллекторный ток транзистора 4. Рабочая точка транзистора 4 начинает переходить на горизонтальную ветвь вольт-амперной выходной харак50 теристики, что свидетельствует об увеличении напряжения, приложенного к транзистору 4, и соответствующем снижении напряжения на обмотке 5 и, следовательно, на обмотке 7. Ток базы начинает уменьшаться, вызывая еще больший рост напряжения на транзисторе 4, и происходит лавинообразный процесс закрытия транзистора 4.

Направление магнитного потока в сердечнике трансформатора 6 изменяется на противоположное.

Одновременно с транзистором 4 закрывается транзистор 1. После этого в резонансном. контуре, состоящем из обмотки 2 и конденсатора 15, .возникают электрические колебания и часть энергии, запасенной в электромагнитной системе трансформатора 3, передается конденсатору 15. По достижении напряжением на конденсаторе 15 максимального значения ток в контуре спадает до нуля. Далее конденсатор начинает разряжаться как через трансформатор 3 и источник питания, так и через электрическую цепочку из резистора

10, диода 14, обмотки 5 и источник питания. Направление тока через обмотку 5 таково, что поддерживает направление изменения магнитного потока в сердечнике трансформатора 6, вследствие чего транзистор 4 остается закрытым до тех rrop,. пока не разрядится конденсатор 15.

Когда конденсатор 15 полностью разрядится, ток через обмотку 5 и поток в сердечнике трансформатора 6 достигнут максимального значения (в данном направлении изменения). Максимального значения достигнет и ток через обмотку 2, направление его будет противоположно первоначальному,, следовательно, сердечник выходного трансформатора 3 будет перемагничива-ться, Затем магнитный поток в сердечнике трансформатора 6 начинает уменьшаться, при этом в его обмотке 7 наведетсН ЭДС, способствующая открытию траH" зистора 4.

С открытием транзистора 4 отгирает— ся и транзистор 1. Транзистор 1 и диод 11 способствуют дальнейшему про.теканию тока через обмотку 2, при этом обеспечивая процесс перемагничивания и отдачи энергии в источник питания. Ток снижается до нуля, за-. тем меняет направление. Цикл повторя- ется.

Принцип работы однотактного преэб= разователя для режима активной нагрузки и обратного включения диода в ее цепи поясняют диаграммы напряжений и токов на фиг. 2.

При отпирании транзистора 4 в его цепи протекает ток 16 (фиг. 1,а), форма которого свидетельс твует о режи1417134 ме ненасыщенного состояния магнитапровода трансформатора 6. При этом в коллекторной цепи транзистора 1 и в обмотке 2 протекает линейно нарастающий так 17 (фиг. 1,6). При запира5 нии транзисторов 4 и i (t ) на их коллекторах возникают напряжения 18 (фиг. 1,в) и 19 (фиг. 1г), обусловленные суммой напряжений питания и

ЭДС на обмотке 5 или на обмотке 2, При этом происходит заряд конденсатора 15 током 20 (фиг. 1,д). Когда магнитный поток в магнитопроводе трансформатора 2 спадает до нуля и напряжение на обмотках трансформаторов 6 и 3 начинает резко снижаться (t ), происходит разряд конденсатора

15 через обмотки 5 и 2. В результате в интервале времени t — t, определяемом длительность разряда конденсатора 15,,происходит задержка включения (отпирания) транзисторов 4 и 1, так как с обмотки обратной связи на нх базовые переходы поступает запираю-р5 щее напряжение 21 (фиг. 1,е). При этом одновременно осуществляется перемагничивание магнитопроводов трансформаторов, В результате подключения коллекто- О ра транзистора управления через последовательно включенные резистор и диод к коллектору силового транзистора, энергия, запасенная в конденсаторе, включенном параллельно коллек35 торному переходу силового транзистора, через первичные обмотки импульсного силового трансформатора и трансформатора управления, при запирании транзисторов частично возвращается в источник питания, та обеспечивает повышение КПД предлагаемого преобразователя. Разрядный ток конденсатора, протекая через обмотки трансформаторов, вызывает размагничивание их магнитопроводов, в результате чего трансформаторы работают на полном цикле петли гистерезиса магнитоправодов, что позволяет существенно снизить массу и габариты трансформаторов и схемы преобразователя в целом.

В связи с тем, что на время протекания разрядного тока конденсатора через обмотку трансформатора управления транзистор управления находится в запертом состоянии„ отпирание силавога транзистора происходит всегда после полного перемагничивания сердечника силового трансформатора, чта обеспечивает благоприятный режим рабаты транзистора (исключаются возможные броски тока в его коллектор-. най цепи) и павьппает надежность рабаты преобразователя.

Формула и з о б р е т е н и я

Однотактный преобразователь по-. стоянного напряжения, содержит силовой транзистор, эмиттер которого присоединен к первому входному выводу, коллектор — к первому выводу первичной обмотки выходного =рансформатора, а база — к эмиттеру транзистора управления, база которого соединена через первый резистор с первым выводам базовой обмотки трансформатора управления, второй вывод которой подключен к первому входному выводу, второй вывод первичной обмотки вы- ходного трансформатора присоединен к второму входному выводу, а вторичная обмотка — к выходным выводам преобразователя, второй резистор, первый вывод которого подключен к второму входному выводу, третий резистор, четыре диода, конденсатор, первый вывод которого подключен к коллектору силового транзистора, о т л и— ч а ю шийся тем, чта, с целью павьпиения КГЩ, второй вывод конденсатора, шунтираванного первым диодом, присоединен к перьому входному выводу, второ= и третий диоды шунтируют база-эмиттерные переходы соответст- . венно силовага транзистора и транзистора управления, база которого подФ ключена к второму выводу второго резистора, коллектор силового транзистора соединен через последовательную цепь из третьего резистора и четвертого диода с коллектором транзистора управления, соединенным через первичную обмотку трансформатора управления с вторым входным выводом.

1417134

Q A!

P 7 у « »

ji

О5

Ф; j)

1 г 3 4 г 4

Составитель А.Ежов

Техред Л.Олийнык

Корректор М.Васильева

Р=дактор A,„,Дежнева - - - я= «075/54 Тираж 665 Подписное

БИИПИ 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