Преобразователь постоянного напряжения

 

Использование: в источниках питания радиотехнических устройств. Сущность изобретения: устройство выполнено по двухтактной схеме на транзисторах 1 и 2 с выходным трансформатором 3 и трансформатором 4 управления, первичная обмотка 5которого подключена к выходу предварительного каскада на двух трансформаторах 6и 7. Коммутирующие ключи 19 и 20 включены в эмиттерные цепи транзисторов 1 и 2, а первичная обмотка 29 трансформатора тока 12 включена последовательно с нагрузкой , при этом его вторичные обмотки 10 и 11 зашунтированы цепочками диодов 8 и 9 и подключены параллельно база-змиттерному переходу транзисторов 6 и 7 через базаколлекторные переходы вспомогательных транзисторов 13 и 14. При смене полярности управляющего напряжения вспомогательные транзисторы 13 и 14 шунтируют вспомогательные обмотки 17 и 18, улучшая фронты переключающих импульсов, при этом трансформатор 12 тока обеспечивает блокировку на интервале времени рассасывания транзисторов 1 и 2.1 ил, W С

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК,, ЬЦ„„1757068 А1 (я)5 Н 02 M 7/538

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИДETE Jlb CTBY

1:: ... 2 (21) 4865890/07 ..: .-:: бретения: устройство выполнено по двух(22)11.09.90: - :- - :- ::::тактной схеме на транзисторах 1 и 2 с. (46) 23.08.92. Бюл. М 31...:.:,.;:.: -: . выходным трансформатором 3 и трансфор(71) Центральный научно-исследователь- ::; матором 4 управления,. первичная обмотка ский радиотехййческий институт: ... .::.-.: 5. которого подключена к вйходу предвари(72) Н.И.Стуковнин, В.И.Хандогин" и,, тельного каскада на двухтрайсформаторах

А.В.Райкова . ..:::. ",. :: 6 и 7; Коммутирующие ключи 19 и 20 вклю(56) Источники электропитания на полупро- -": ченй в эмиттерные цепи транзисторов 1 и водниковых приборах./ Под ред. С.Додика: 2, а первичная обмотка 29 трайсформатора и др. — M. Советское радио, 1969, с. 227-- -.тока12включенапоследовательйоснагруз219, - .:.. : . .:- ::::: : кой, при этом его вторичные обмотки 10 и 11

Авторское свидетельство СССР .", ... зашунтированы цепочками диодов 8 и 9 и

М 710099, кл. Н 02 M 7/537, 1986. :. подключены параллельно база-эмиттерноАвторское свидетельство СССР .: му переходу транзисторов 6 и 7 через базаМ 1023592; кл. Н 02 М 7/537, 1985. -"-, коллекторные переходы вспомогательных

Патент США Q 3421099, кл. 330-15, транзйсторов 13 и 14. При смене полярно- з

1978... : -:--:,:- :-" . сти управляющего напряжения вспомога-.

Авторское свидетельство СССР : " -: тельные тРанзистоРы 13 и 14 шУнтиРУют ф 905964 кл Н 02 M 7/537 1979 : ": - :: . : вспомоГательные обмотки 17 и 18, УлУчшая (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО фРонтй. пеРеключаюuii"x ii njльсов, пР

НАПРЯ>КЕНИЯ вЂ” :--"= - .::,.;.: этом трансформатор 12 тока обеспечивает (57) Использование: в источниках питанйя: блокиРовкУна интеРвале вРемени Рассасырадиотехнических устройств. Сущность изб - . eases ранзисторов

1757068

Изобретение относится к преобразова- Известны также статические преобрательной технике, в частности к преобразо- зователи напряжения, содержащие согласувателлм напряжения из постоянного в ющий и выходной трансформатор, причем к переменное или постоянное, и может быть базе каждого транзистора через диод подприменено в источниках питания радиотех- 5 ключена дополнительная обмотка выходнонических устройств. го трансформатора.

Известны преобразователи напряже- Недостатками таких статических преобния, содержащие два транзистора, эмитте- разователей напряжения являются низкий ры которых обьединены и соединены с КПД и ограниченный частотный диапазон. шиной питания, а коллекторы соединены с 10 Это связано с тем, что инерционные свойстконцами первичной обмотки трансформато- ва нагрузки лопределяют режим переключерй, средняя точка этой обмотки соединена с ния включающегося транзистора. Чем другой шиной питания, к база-эмиттерным больше инерциойность нагрузки, тем больпереходам транзисторов подключены yri- ше пауза в токе потребления (но не в напрл. рзвллющиеобмоткитрансформатора. 15 жении на выходном трансформаторе), с увеличением частоты управляющего напряНедостатком этих преобразователей жения происходит сбой в работе преобразоявллютсясквозйыетокитранзисторов. Эти вателя из-за того, что пауза в токе

:токи возникают из- за конечного времени превцшаетподлительностиполупериодупрассйсывания неосновйых носителей в ба- 20 равллащего найряжения. Снижение КПД зах насыщенных транзисторов. В следствие происходит из-за того, что управлейие ре" этого в момент переключения оба"транзи- . жимом работы транзисторов с помощью до стора некоторое время открытй одновре- полнительной обмотки производится в мейно, так как запертый" транзистор. сильноточных цепях преобразователя. открываетсл сразу при изменении полярно- 25: .. Наиболее близким к предлагаемому явсти входного напряжения, а насыщенный ляется статический преобразователь напрязайирается только после раСсасывания но- . женил, содержащий усилитель мощности с сителей в области базы. В результате конце-: выходным трансформатором и предваривbie выводы; первичной"": обмотки" тельныйусилитель, подсоединенный к задатрансформатора"оказываютсл одновремен- 30 ющему: генератору,. : и ри этом но подключенными через насЫщейные база-.эмиттерный переход каждого из трантранзисторы к одной. шине питайия, а ee зисторов усилителя мощноСти соединен с .средний вывод- к другой. При этом магнит- ".соответствующей вторичной обмоткой ные поля токов, йротекающих через полови - . трансформатора управления; соединенной ны первичной обмотки трансформаторов, 35 первым выводом с первым выводом допол взаимно компенсируются и амплитуда этих ..: нительной обмотки, причем коллекторы токов достигает-десятков ампер. На коллек- .. транзисторов предварительного усилителя торах транзисторов при этом присутствует . соединены с выводами первичной обмотки полное напряжение питанйл; в результате: трансформатора:управления, база-эмиттертранзисторокааывается в режиме перегруз- 40 ные переходы — c выходами задающего гекипотокуимощности,а КПДпреобразова- нератора, цепи из вспомогательных телл снижаетсл.:::: . - -. - .- обмоток и вспомогательных диодов, дополИзвестны статические йреобраэовате- нительпые Диоды. ли напряжения, содержащие ключевые Недостатком известного преобразоватранзисторы, коллекторы которых"подклю- 45 теля является ограниченный диапазон рабочены к первичной обмотке трансформатора, чих частот. который о и редел я ется средняя точка которой подключена к первой свойствами нагрузки {ее инерционностью} и шине источника питания; и трансформатор инерционностью, связанной с тем, что при управления, вторичные обмотки которого запйрании обоих транзисторов предыдущевключены в база-эмйттерные цепи транзи- 50 го каскада энергия трансформатора расхосторов, Дляустранения сквозных токов по- дуется на поддержание ранее открытого средством введения фиксированной транзистора в режиме насыщения. Это еще задержки используется включение конден- больше сужает диапазон рабочих частот и сатора между базами транзисторов, RC-це- уменьшает КПД из-за значительных провапочек и т.д. 55 лов в токе потребления, Особенно этот эфНедостатком статических преобразова- фект проявляется при изменении телей напряжения с фиксированной паузой транзисторов с значительными величинами является неоптимальная величина задерж- база-эмиттерных емкостей. ки, выбираемая из расчета наихудшего слу- Цель изобретения — расширение рабочал, приводящая к снижению КПД. чего диапазона частот и повышение КПД.

1757068

В преобразователе постоянного напря- . включены параллельно база-эмиттерному жения, содержащем усилитель мощности с переходу транзисторов 6 и 7управляющего выходным трансформатором и предвари- каскада черезбаза-эмиттерный переходсотельный усилитель, подсоединенный к зада- ответствующих вспомогательных трэнзиющему генератору, при . этом 5 сторов 13 и 14, при этом их эмиттеры и база-эмиттерный переход каждого изтран- . коллекторй подключены через диоды 15 l1 зисторов усилителя мощности соединен с 16 кдополнительно введенным обмоткам 17 соответствующей вторичной обмоткой . и 18 входного трайсформаторэ 4. трансформатора управления, соединенной: . Коммутирующйе ключи 19 и 20 включепервым выводом с первым выводом допол- 10 ны в эмиттерную цепь транзисторов 1 и 2 нительной обмотки; причем коллекгоры усилителя мощности, управляющие входы транзисторов предварительного усилителя " комглутирующих ключей 19.и 20 соединены соединены с выводами первичной обмотки: . с вторйчяыми обмотками 21 и 22 входного трансформатора управления, база-эмйттер- трансформатора 4; Базы транзисторов 1 и 2 ные переходы — с выходами задающего ге- 15 ключевого усилителя"мощности. соединены нератора, цепи йз вспомогател ьных с соответствующими отпайкэми 23 и 24 втообмоток и вспомогательных диодов,.доплыл- " рйчной обмотки 21 и 22 входного трэнсфорнительные диоды;-указанные цепи включе- - :- маторэ 4 через соответствующий ны между эмигтерами и коллекторэми ::. -дополнительный диод 25 и 26,.Каждый из введенных вспомогательных транзисторов;. 20 конденсаторов 27 и 28 включен" параллельбазы которых подключены к базам трайзй-" . Ho входной цепи соответствующего транзисторов предварительного усилителя - амит-" стара 1 и 2 ключевого усилителя мощности, теры через neðâûe и вторые обмотки -:.": Первичная обмотка 29 трансформатора 12 ми, подсоединены-к змиттерэм тех :же. :.::саторов 30 и 31. В ряде случаев при транзисторов, при этом в цепь эмиттера - реактивной нагрузке применяются рекуйекаждого из транзисторов усилителя Мй но-:--":. рэционные диоды 32 и 33. сти последовательно введен коммутйрую;-:.;.".:, . : Преобразователь работает следующим щий ключ; управляющий вход котброго.ЗС образам. подсоединен с второму выводу дополни.-" -".- При подаче на вход устройс гва йостоян- - тельной обмотки, первый вывод которой че. -:"-, ;,. "ного найряжейия Uex, Upori и управляющего рез введенный дополнительный-диод и-" ".:;. напряжения йрямоугоp „Hîé формы Оупр на базовый резистор; зэшунтировэнйь1й"об- :. транзисторы 6 и 7 управляющего каскада ратным диодом; подключей к базе силового : 35 один из транзисторов 6(7) открывается. нэтранзистора, причеМ вторичная обмотка .":,,::-. "-пример 6, а другой 7 закрывается. Прямотрансформатора управления через-доплыл -"::; ". :угольное напряжение; -наводимое на нительный диод эашунтйрованэ введенный:.-,. ".: обмотках входного трэнсформатора 4; переконденсэтором, последовательно с обмот-;,-;.= дается в управляющие цепи комйутируюКоА выходного трансформатора усилителя-40 щих ключей 19 и 20; Одновременно с этим мощности включена-третья обмотка транс- :. "для. проводящего состояния одного йз доформатора тока, а вспомогательная идопол -" :: полнительных диоДов 25 и 26 начинается нительн ые обмотки размещены на". заряд конденСатора27(28) и поступэетполосердечнике трансформатора управленим;, :,: . "жительный потенциал вбазуодногоизтран- На чертеже представлейа схема пред- 45 зисторов 1{2) ключевого усилителя лагаемого преобразователя.: ".: . ::. : -мощности.

Преобразователь содержит выполнен-:;, В результате транзистор 1, коммутируный по двухтактной схеме ключевой усили- -, ющий ключ 19 открываются, а транзистор 2, тель мощности на транзисторах 1 и 2 с коммутйрующий ключ 20 закрыты, Через выходным 3 и входным 4 трансформатором, 50 первичную обмотку 29 трайсформатора 12 первичная обмотка 5 которого подключена тока в выходной трансформатор 3 начинает к выходу управляющего каскада на двух протекать ток. При этом открыты диоды цетранзисторах 6 и 7 эмиттеры которых обье- почки 8 во вторичной обмотке 10 трансфординены и подключены к одной из общих мэтора 12 тока, При смене полярности шин питания постоянного тока, коллекторы 55 .управляющего напряжения транзистор 6 транзисторов 6 и 7 управляющего каскада управляющего каскада запирается; а вклюявляются его выходом, а базы — входом. Две чение транзистора 7 управляющего каскада диодные цепочки 8 и 9 включены параллель- блокировано отрицательным напряжением но второй 10 и третьей 11 обмоткам. транс- третьей обмотки 11 трансформатора 12 тоформатора12токэсоответственно, которые ка. Причем отрицательное напряжение с

1757068

Составитель Й.Стуковнин

Техред М.Моргентал Корректор M.Максимишинец

Редактор И.Шулла

Заказ 3098 Гираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательскйй комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 этой обмотки передается через база-эмит- Формула изобретения терный переход вспомогательного транзи- Преобразователь постоянного напрястора 14, открывая его. Коллекторный жения, содержащий усилитель мощности с переход его через диод 16 шунтирует обмот- выходным трансформатором и предварику18 входноготрансформатора 4,уменьшая 5 тельный усилитель, подсоединенный к заданамагничивающий ток до нуля и разряжая ющему . генератору, при этом все паразитные емкости.. база-эмиттерные переходы каждого из

Тогда напряжения на обмотках входно- транзисторов усилителя мощности соединего трансформатора резко спадают до нуля, ны с соответствующей вторичной обмоткой что вызывает эапирание коммутирующего 10 трансформатора управления, соединенной ключа 19; Начинается процесс рассасыва- первым выводом с первым выводом дополниянеосновныхносителейэарядавколлек- нительной обмотки, причем коллекторы торной области. При этом ток нагрузки . транзисторов предварительного усилителя протекает через коллектор-базовый пере-: . соединены с выводами первичной обмотки ход транзистора 1, диод-базовый резистор, 15 трансформатора управления, база-эмиттерконденсатор 27, первичную обмотку 29 ные переходы — с.выходами задающего ге.трансформатора 12 тока. Это обеспечивает нератора. цепи из вспомогательных поддержание блокирующего напряжения обмоток и аспомогательнйх диодов. дополна третьей обмотке 11 трансформатора 12 нительные диоды, отличающийся тем, .. тока. .:: ..: . -.,:..:,: . 20 что, с целью расширения рабочегодиапазоПосле окончания этапа рассасывания: начастотиповйшения КПД,указанныеценеосновных носителей в транзисторе 1 ток - пи включены между эмиттерами и . через трансформатор 12 тока прекращает; . коллекторами; введенных вспомогательных ся, напряжение йаегообмоткахстановится . транзисторов, базы которых подключены к

: равным нулю, снимается блокирующее дей- 25 базам транзйсторов предварительного усиствие отрицательного напряжения и тран- . лителя, эмиттеры через первые и вторые зистор 7 управляющего каскада обмотки введенного трансформатора тока, открывается. При этом на обмотках входно- зашунтированнйе введенными диодными го трансформатора 4 появляется положи-:цепочками. подсоединены к эмиттерам тех тельная: полуволна, открывающая 30 же транзисторов, при этом в цепь эмиттера

: коммутирующий ключ 20, а следовательно, . каждого из транзисторов усилителя мощнои транзистор 2. Далее все процессы повто- сти последовательно введен коммутирую :. ряются."-,.::: --. -.:....: . : :: . щий ключ, управляющий вход которого

В результате указанных процессов до- подсоединен к второму выводу дополнистигается устранение сквозных токов при 35 тельной обмотки, первый вывод которой чеобеспечении эмиттерной коммутации, но: рез дополнительный диод и базовый

:при этом устранен основной недостаток — .резистор, зашунтированный обратным дио влияние режима работы входного транс- дом, подключен к базе силового транзисто. форматора при отключенных от его первич- . ра, причем: вторичная обмотка ной обмотки 5 транзисторов 6 и 7, 40 трансформатора управления через

Шунтирование его обмоток 17 и 18 вспомо- дополнительный диод зашунтирован гательными транзисторами 13 и 14 ускоря-. введенным конденсатором, последова-! ет этот процесс и увеличивает крутизйу: тельно с обмоткой выходного трансфорфронтов переключающих импульсов. До-, матора усилителя мощности включена полнйтельиые транзисторы 13 и 14 выпол- 45 третья обмотка трансформатора тока, а няют две функции: функцию ключа и, вспомогательная и.дополнительная обфункциюэлемента, передающего запираю- моткй размещены на сердечнике трансщий потенциал в базу транзисторов 6(7). форматора управления.