Преобразователь напряжения

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания Цель изобретения - ов шение надежности преобразователя путём защиты от перегрузок и скъсгных токов В преобразователь, соцорж&щчй полумос овой инвертор на фансформе юре 1 и транзистерзх 2 и 3, задающий генератор 4, запирающие ;.о сочники 5 и 6 ь peavicThB- ные цепи 9 и 1C введена два тпкоогрзни- «ивающих зле- 7 и 8 и два элемента с управляемым сопротивлением 11 и 12 Благодаря пепекрест ом свя между тэанзистора ч л 3 с запирающими ис- (Очника -и 5, 6 чер з зкоогракичивающие элементы 7 8 и с управляемым сопрстивлекые 11 12, -ранзисторы защищаются от CKsoSht , ТОЧСР, а -лемелты с управляемым сопрот 1в -.STOMS M- ческя запирают их при eperpvc- г 4 . и ф-лы, 4 ил 5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сРциАлистических

РЕСПУБЛИК ж)я Н 02 M 7/538

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ((д (21) 4422685/07 (22) 09,03.88 (46) 15.09.91. Бюл. N- 34 (71) Научно-производственное Ооьединение

"Сибцветавтоматика" (72) И.И.куликов (53) 621.314.57 (088,8) (56) Источники питания радиоэлектронной аппаратуры. Справочник. Под ред, Г.С.Найвельта — M.: Радио и связь, 1986, с. 367, рис. 9.14.

Авторское свидетельство СССР

М 1206937, кл. Н 02 M 7/538, 1983. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания. Цель изобрете„„Я2„„1677827 А1 ния — повышение надежности преобразователя путем защиты От перегрузок и скво -ных токов, В преобразователь, содержащий полумос.гавой инвертор на трансформатс ре 1 и транзисторах 2 и 3, задающий генератор

4, запирающие «сточники 5 и 6 «рез«стивные цепи 9 и 10, введены два токаогааничивающих зле;;:энта 7 «8 и два элемента с управляемым сопротивлением 11 и 12, Благодаря перекрест - ои свя";.. между транзисторам". 2 и 3 с запирающими Нсгачниками 5, 6 через -.Окоограничивающие элементы 7, Ь и згементы с управляемым

conpoòивлением 11. ":,2, -:ранэисторы защищаются От сквозе=.х токов, я элементы с управляемым сап ротивл .Ние .; „ -втоматич8ски запирают их при перегруз"":-. 4 3. и, ф-лы, 4 ил, 5

1677827

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания.

Целью изобретения является повышение надежности преобразования напряжения путем защиты от перегрузок и сквозных токов.

На фиг,1 представлена схема преобразователя напряжения; на.фиг.2 и 3 — варианты реализации источников запирающего напряжения и элементов с управляемой величиной сопро гивления; на фиг, 4 временные диаграммы работы преобразователя.

Преобразователь, напряжения (фиг. 1) содержит выходной трансформатор 1, первый и второй 3 силовые транзисторы, задающий генератор 4, первый 5 и второй 6 источники запирающего напряжения, первый 7 и второй 8 токоограничивающие элементы, первую 9 и вторую 10 резистивные цепи, первый 11 и второй 12 элементы с управляемым сопротивлением, ограничители 13 напряжения и входные выводы 14 для подключения источника питания.

Преобразователь с запирающими источниками, выполненными на стабилитронах (фиг. 2), содержит также резисторы 15, а преобразователь с запирающими источниками в виде конденсаторов (фиг. 3) — диодно-реэистивные цепи 16.

Преобразователь напряжения работает .следующим образом.

B элементах 11, 12 с управляемым сопротивлением обеспечивается зависимость величины сопротивления элемента от величины тока управляющего электрода вида гувс

1 ! уэ (1) где гувс — сопротивление элемента;

1уэ —, ток управляющего электрода weмента.

Напряжения источников 5, 6 запирающего напряжения имеют величину (2) (3) Е - Чизн « 0 5 Ча1 или Е Чз< E+05Ч1, Е + 0,5 Чьч — Чиэв Нэб

1уэ гтэ + гуэ где Š— напряжение источника питания;

Чмзн — напряжение источника питающего напряжения; Ч 1 — напряжение первичной обмотки трансформатора.

Ток I, как видно из фиг. 1, определяется соотношением где Ч e — падение напряжения на переходе эмиттер — база силового транзистора (2, 3);

r» — сопротивление токоограничивающего элемента (7, 8); гуэ — сопротивление управляющего входа элемента с управляемой величиной сопротивления (11, 12)

Задающий генератор 4 вырабатывает разнополярные импульсы напряжения, которые в противофазе поступают на базы силовых транзисторов 2 и 3 соответственно через резистор цепи 9 с элементом 11 и резистор цепи 10 с элементом 12, Как видно из выражений (1)-(4), сопротивление элементов 11, 12 существенно зависит от величины напряжения на первичной обмотке выходного трансформатора 1 и, следовательно, QT напряжения на коллекторах силовых транзисторов 2, 3. При этом минимальную

20. величину сопротивления элемент 11, включенный в цепь питания базы транзистора 2, 25

55 имеет при максимальном напряжении коллектора закрытого транзистора 3, превышающем напряжение Е источника питания примерно в 2 раза. А элемент 12, включенный в цепь питания базы транзистора 3, имеет минимальную величину. сопротивления при максимальном напряжении коллектора закрытого транзистора 2, превышающем напряжение Е источника питания примерно в 2 раза. Когда, например, открыт транзистор 2, с коллектора транзистора 3 через источник 5 запирающего напряжения и токоограничивающий элемент 7 на управляющий электрод элемента 11 поступает максимальный по величине ток управления, что обеспечивает минимальное сопротивление элемента 11, и с выхода задающего генератора 4 на базу транзистора 2 поступает ток, достаточный для удержания транзистора в насыщенном состоянии. При смене полярности напряжения на выходе задающего генератора 4 поступление отпирающего тока в базу транзистора 2 прекращается, к его переходу эмиттер — база грикладывается запирающее напряжение, и начинается процесс рассасывания носителей в этом транзисторе. Одновременно на вход базовой цепи транзистора 3 через резистор 10 с выхода задающего генератора 4 поступает отпирающее напряжение. Однако транзистор 3 остается в закрытом состоянии до смены полярности напряжения на обмотках выходного трансформатора, так как до этого момента ток, поступающий на управляющий электрод элемента 12 через источник 6 запирающего напряжения и токоограничивающий элемент

8, весьма мал, отсутствует или имеет запирающее направление /см.(4)/.

1677827

Поэтому сопротивление элемента 12 имеет максимальную величину, что препятствует протеканию отпирающего тока в базу транзистора 3 такой величины, которая обусловила бы значительный ток коллектора этого транзистора.a момент его включения и рост динамических потерь.

Под действием запирающего напряжения транзистор 2 выходит из насыщения, сопротивление его перехода эмиттер — коллектор возрастает, а ток через него уменьшается. В момент прекращения роста индуктивной составляющей тока первичной обмотки выходного трансформатора 1 напряжение на обмотках трансформатора падает до нуля. Затем под действием ЭДС самоиндукции полярность напряжения на обмотках трансформатора 1 меняется на противоположную. На управляющем электроде элемента 12 появляется ток, поступающий через источник 6 запирающего ,. напряжения и токоограничивающий элемент 8 с коллектора транзистора 2, напряжение на котором уже превышает напряжение на источнике 6 запирающего напряжения, Сопротивление элемента 12 резко уменьшается и в базу силового транзистора 3 начинает поступать отпирающий его ток, Транзистор 3 открывается и переходит в режим насыщения.

Аналогичным образом происходит запирание транзистора 3 и отпирание транзистора 2 при следующей смене полярности напряжения на выходе задающего генератора 4.

Таким образом, включение очередного транзистора в преобразователе напряжения происходит только после того, как ранее открытый транзистор выйдет из насыщения, а напряжение на его коллекторе превысит напряжение источника запирающего напряжения. Этим исключается возникновение сквозных токов и обеспечивается снижение динамических потерь.

При перегрузке по току силовые транзисторы 2 и 3 выходят из режима насыщения.

Падение напряжения на их переходах эмиттер-коллектор возрастает. Возрастает и падение напряжения на активных сопротивлениях полуобмоток первичной обмотки трансформатора 1. Это приводит к уменьшению наводимого на полуобмотках первичной обмотки трансформатора 1 напряжения V> и, следовательно /см. (4)/, к уменьшению величины токов управляющих электродов элементов

11, 12. В результате сопротивление элементов 11, 12 возрастает, а токи баз транзисторов 2, 3 уменьшаются. Это, в свою очередь, увеличивает падение напряже5

55 ния на переходах эмиттер-коллектор этих транзисторов. Возникает лавинообразный процесс эапирания силовых транзисторов.

Токи коллекторов транзисторов 2, 3 уменшаются до незначительных величин, и поступление энергии от источника питания в первичную обмотку выходного трансформатора 1 прекращается. После устранения перегрузки работа преобразователя напряжения возобновляется.

Таким образом, предлагаемый преобразователь напряжения обладает свойством самозащиты от перегрузок по току.

В некоторых случаях исходя из конкретных условий реализации предлагаемого устройства целесообразно источники запирающего напряжения подключать к коллекторам силовых транзисторов через части первичной обмотки силового трансформатора.

В качестве источников запирающего напряжения могут быть использованы как независимые, так и зависимые от источника питания преобразователя напряжения источники запирающего напряжения, На фиг,2 представлен преобразователь напряжения с зависимыми источниками напряжения, выполненными в виде стабилитронов, с балластными резисторами 15, а на фиг. 3— в виде конденсаторов, Запирающее напряжение конденсатора способствует еще более быстрому запиранию выключающегося транзистора. Однако при этом в необходимых случаях требуется ограничить величину запирающего напряжения на переходах эмиттербаза силовых транзисторов. Для этой цели параллельно этим переходам включены ограничительные элементы 13 снижения напряжения, выполненные в виде диодов.

Для поддержания баланса заряд-разряд конденсаторов-источников запирающего напряжения, заряд которых происходит через соответствующие токоограничивающие элементы (7, 8), сопротивления управляющих входов элементов,11, 12,. переходы эмиттер-база силовых транзисторов 2, 3 в направлении от коллекторов этих транзисторов к змиттерам, а разряд- в противоположном направлении, в необходимых случаях следует включать между точкой соединения каждого конденсатора с токоограничивающим элементом дополнительную разрядную цепочку 16 из последовательно соединенных резистора и диода, включенного согласно с напряжением на конденсаторе.

Формула изобретения

1. Преобразователь напряжения. соде ржащий двухтактный транзисторный инвертор с выходным трансформатором, 1677827

25 управляющие входы транзисторов которого через цепи, состоящие из двух последовательных резисторов, подключены к соответствующим выходам задающего. генератора, коллектор каждого из транзисторов под- 5 ключен к первому выводу запирающего источника соседнего транзистора, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности путем защиты от перегрузок и сквозных токов, в него введены два элемен- 10 та с управляемым сопротивлением и два токоограничивающих элемента, причем каждый из элементов с управляемым сопротивлением включен междууправляющим входом соответствующего транзистора и точкой 15 соединения резисторов соответствующей резистивной цепи, а управляющие выводы указанных элементов через токоограничивающие элементы подключены к вторым выводам соответствующих запирающих ис- 20 точников.

2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в источники запирающего напряжения введены две дополнительные обмотки выходного трансформатора, подключенные последовательно с его соответствующими первичными обмотками.

3, Преобразователь по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что источники запирающего напряжения выполнены в виде стабилитронов, при этом точки соединения стабилитронов с токоограничивающими элементами через резисторы подключены к общей точке силовых транзисторов.

4, Преобразователь по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что источники запирающего напряжения выполнены в виде конденсаторов.

5. Преобразователь по п, 4„о т л и ч а юшийся тем, что второй полюс каждого источника запирающего напряжения дополнительно подключен к общей точке силовых транзисторов через свою цепочку последовательно соединенных резистора и диода, включенного согласно с источником запирающего напряжения.

1б77827 (1

Составитель С. Коняхин

Редактор A. Маковская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор . Мале

Заказ 3121 Тираж ПОдйисное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытию, п-.ü:, ГРИТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r . Ужгород, ул.Гагарина, 181