Преобразователь напряжения на транзисторах

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,»! 44856I

Союз Советских

Социалистических

Республик

I (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 09.11.71 (21) 1712700/26-9

1 с присоединением заявки №

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.373.52 (088.8) Опубликовано 30.10.74. Бюллетень № 40

l Дата опубликования описания 06.08.75 (72) Авторы изобретения

И. Д. Власенко, В. В. Землянский, А. М. Корченко и T. А. Мальцева (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

НА ТРАНЗИСТОРАХ

1 1 цессы в контурах коммутации имеют колебательный характер.

Преобразователь напряжения на транзисторах (фиг. 1) содержит стабилизированный по частоте генератор, выполненный на транзисторе 1, конденсаторе 2 и трансформаторе 3; ключ, выполненный на транзисторе 4, который одновременно образует одно плечо двухтактного усилителя мощности; второе плечо уси1О лителя мощности образует транзистор 5, диод

6 и выходной трансформатор 7 преобразователя (8 — 11 — обмотки трансформатора 3).

Место соединения времязадающего конденсатора 2 и эмиттера транзистора 1 генерато15 ра соединено через диод 6 с коллектором транзистора 4 ключа.

Преобразователь напряжения работает следующим образом.

В первоначальный момент при подключе20 нии источника питания за счет тока утечки транзистора 1 начинает заряжаться времязадающий конденсатор 2. Ток заряда, протекая по обмотке 9 трансформатора 3, наводит э. д. с. в обмотке 8, которая приотрывает транзистор

25 1, вызывая возрастание коллекторного тока.

В дальнейшем этот процесс носит лавинообразный характер, при котором транзистор полностью отпирается и входит в режим насыщения. Конденсатор 2 заряжается через от30 крытый транзистор 1. Цепь заряда конденсаГасУдарственный комитет (32) Приоритет

Изобретение может быть использовано в устройствах управления тиристорными преобразователями.

Известен преобразователь напряжения на транзисторах, содержащий стабилизированный по частоте генератор, транзисторный ключ и двухтактный усилитель мощности.

Целью изобретения является повышение стабильности частоты выходного напряжения при колебаниях напряжения питания и нагрузки и упрощение преобразователя.

Это достигается тем, что в предлагаемом преобразователе транзисторный ключ образует одно из плсч двухтактного усилителя мощности, причем общая точка времязадающего конденсатора и эмиттера транзистора генератора соединена через диод с коллектором тр анзи стор а ключа.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого преобразователя напряжения; на фиг. 2 — цепь заряда времязадающего конденсатора; на фиг. 3 — эквивалентная схема трансформатора; на фиг. 4 — кривые изменения переходных электрических величин при колебательном характере процесса; на фпг. 5 — кривые изменения переходных электрических величин при апериодическом характере переходного процесса; на фиг. 6— временные диаграммы изменения токов и на ряжения для случая, когда переходные про! (51) М. Кл. Н 02тп 7/52

448561

3 тора можно представить так, как изображено на фиг. 2, исходя из эквивалентной схемы трансформатора, представленной на фиг. 3, если пренебречь индуктивностями рассеяния и Ls,. ввиду того, что их величина незначительна по сравнению с индуктивностью намагничивания L, . На фиг. 2: г,— сумма активного сопротивления обмотки 8 трансформатора и сопротивления открытого транзистора

II

1; R< — приведенная к первичной обмотке 8 трансформатора сумма сопротивлений нагрузок и активных сопротивлений вторичных оомоток трансформатора 3. Гак же представляется и эквивалентная цепь разряда конденсатора 2.

При подключении цепи, изображенной на фиг. 2, к источнику постоянного напряжения переходный процесс в ней может носить либо колебательный, либо апериодический характер, в зависимости от соотношения параметров

R-, L-, С-элементов. При апериодическом характере переходных процессов сущность работы преобразователя не меняется.

В момент времени 4 через открытый транзистор 1 заряжается конденсатор 2; диаграмма его напряжения изображена на фиг. б,а. Диаграмма тока намагничивания трансформатора

3 представлена на фиг. б,б. Напряжение на первичной обмотке 9 изменяется по закону

Ы1

U= — L, и вначале нарастает почти скачйю ком, а затем спадает до нуля в точке максимума тока намагничивания (фиг. б,в). Напряжения на обмотках 8, 10 и 11, которые приложены к базам транзисторов 1, 4 и 5 соответственно, представлены на фиг. б, г, д, е, причем напряжения на обмотках 8 и 11 совпадают по знаку, и транзисторы 1 и 5 находятся в открытом состоянии. Через открытый транзистор 5 и одну половину первичной обмотки выходного трансформатора 7 протекает ток от источника питания.

Напряжение на обмотке 10 противоположно по знаку напряжениям на обмотках 8 и 11.

Транзистор 4 находится в закрытом состоянии.

Далее в момент времени t< ток намагничивания трансформатора 3 достигает максимума. сК, В этой точке его производная „" равна нулю, и, следовательно, становится равным нулю напряжение Uw на обмотке 9 трансформатора 3, а также напряжения на других обмотках. Так как напряжение на базе транзистора 1 снижается до нуля, последний выходит из режима насыщения и переходит в режим усиления, коллекторный ток его при этом уменьшается. Ток намагничивания i„ìåíÿåò знак своей производной на противоположный, меняется и знак напряжения на обмотках

8 — 11.

Транзисторы 1 и 5 запираются, а транзистор 4 открывается. Этот процесс носит лавинообразный характер. Конденсатор 2 разряжается через открытый транзистор 4, ток источника пи5

I0

Зо

55 тания замыкается через вторую половину первичной обмотки выходного трансформатора 7.

Процессы, происходящие при разряде конденсатора 2 через транзистор 4, носят характер, аналогичный процессам при заряде, с той лишь разницей, что ток намагничивания i трансформатора 3 меняет знак на противоположный (фиг. б,б). Нарастая в момент времени t этот ток достигает максимума, его производная становится равной нулю, а затем меняет знак на противоположный. Соответственно, вначале спадают до нуля напряжения на обмотках 8, 9 и 11, которые затем меняют свой знак. Транзистор 4 лавинообразно закрывается, а транзисторы 1 и 5 лавинообразно открываются. Далее процессы, происходящие в устройстве, протекают аналогично вышеописанным. Транзисторы 4 и 5 поочередно открываются, и через обе половины первичной обмотки выходного трансформатора 7 протекает ток, создающий магнитный поток переменного направления, который обусловливает появление переменного напряжения во вторичной обмотке выходного трансформатора, Диаграммы напряжений U<„— а1ь Uь

U(K 31 на коллекторно-эмиттерных переходах транзисторов 1, 4 и 5 изображены на фиг. б, ж, и, к, а диаграмма выходного напряжения— на фиг. б, л.

Коммутация транзисторов 1 и 4 при апериодическом характере процессов заряда и разряда конденсатора 2 происходит в точке максимума сока намагничивания (фиг. 5), поэтому процессы, происходящие в преобразователе напряжения в принципе ничем существенным не отличаются от процессов, происходящих при колебательном характере заряда и разряда конденсатора 2.

Из изложенного следует, что период, а следовательно, частота переменного напряжения на выходе преобразователя определяются длительностью протекания тока от источника питания через попеременное открытые транзисторы 4 и 5, а длительность открытого состояния транзисторов определяется длительностью переходных процессов, протекающих при заряде и разряде конденсатора 2.

Как указывалось выше, переключение транзисторов 1, 4 и 5 происходит в момент максимума тока намагничивания трансформатора 3.

Достижение этого максимума тока как при колебательном, так и при апериодическом характере переходных процессов зависит от параметров контура коммутации и не зависит от напряжения источника питания, а также и от нагрузки, так как она не входит в контуры коммутации.

При изменении напряжения источника питания меняется амплитуда тока, протекающего через индуктивность намагничивания, а точка максимума не меняет своего временного положения (на фиг. б,б изображено пунктиром). Таким образом, частота выходного напряжения преобразователя не зависит от колебаний напряжения источника питания в

448561

5 широких пределах, а также от колебаний нагрузки.

Предмет изобретения

Преобразователь напряжения на транзисторах, содержащий стабилизированный по частоте генератор, транзисторный ключ и двухтактный усилитель мощности, о т л и ч а ющийся тем, что, с целью повышения стабильности частоты выходного напряжения при колебаниях напряжения питания и нагрузки и упрощения преобразователя, транзисторный ключ образует одно из плеч двухтактного усилителя мощности, причем общая точка времязадающего конденсатора и эмиттера транзистора генератора через диод соединена с коллектором транзистора ключа.

448561 »î о

gW11 о ф- о иг. б

Корректор Н. Лебедева

Редактор Е. Караулова

Заказ 1601/19 Изд. № 1424 Тираж 722 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Г. Челей

Техред Н. Ханеева

Oft 6

Б,а

Ы„ а

+-ф р

+ )

И&/х