Однотактный преобразователь напряжения

 

О П И С А Н И Е („) 534014

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.06.74 (21) 2031855/07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.10.76. Бюллетень № 40

Дата опубликования описания 22.10.76 (51) М. Кл 2 Н 02М 3/335

Государственный комитеТ

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.314.58 (088.8) (72) Авторы (54) ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области вторичных источников электропитания и может быть применено в преобразователях постоянного напряжения в постоянное.

Известен преобразователь с самовозбуждением, выполненный по схеме с обратным включением вентиля выходного выпрямителя, содержащий транзистор и трансформатор с немагнитным зазором и обмоткой возбуждения (1 21

Известен также преобразователь на основе ключевого усилителя, содержащий составной транзистор и трансформатор тока, включенный в коллекторные цепи основного и дополнительного транзисторов (31.

Недостатками этих преобразователей являются относительно большие потери мощности в транзисторе, снижающие общий к. п. д. Потери в транзисторе обусловлены тем, что базовый ток открытого транзистора практически не изменяется, в то время как его коллекторный ток линейно нарастает. При этом в начале импульса коллекторного тока возбуждение транзистора избыточно, а в конце импульса транзистор медленно выходит из насыщения и потери на переходе эмиттер-коллектор велики.

Целью изобретения является повышение к.п,д. преобразователя.

С этой целью отвод вторичной обмотки трансформатора тока подключен к эмиттеру основного транзистора, конец обмотки подключен через резистор к коллектору дополнитель5 ного транзистора, а начало соединено с началом обмотки возбуждения, конец которой подключен через резистор к базе основного транзистора. При таком соединении обмоток транзисторный ключ управляется разностью двух

10 напряжений, одно из которых (пропорциональное току коллектора основного транзистора) является запирающим, а второе (пропорциональное напряжению питания) — отпирающим.

15 Между базой и эмиттером основного транзистора включен диод, обеспечивающий перемагничивание трансформатора тока.

В устройстве ток базы основного транзистора пропорционален его коллекторному току

20 и степень насыщения транзистора сохраняется постоянной в течение всего импульса коллекторного тока. Кроме того, ускоряется запирание основного транзистора.

На чертеже изображена схема однотактно25 го преобразователя.

Преобразователь состоит из основного транзистора 1, трансформатора 2 с немагнитным зазором, выходного выпрямителя 3, дополнительного транзистора 4 и трансформатора то30 ка 5.

534014

При включении питания преобразователя открывается основной транзистор 1 и по первичным обмоткам трансформаторв 2 и 5 протекает линейно нарастающий ток. При этом вентиль выпрямителя 3 заперт и в трансфор- 5 маторе 3 накапливается магнитная энергия. В обмотке возбуждения индуцируется напряжение, открывающее транзистор 4. Через левое плечо вторичной обмотки трансформатора 5, резистор 6 и открытый транзистор 4 протека- 10 ет базовый ток транзистора 1. Этот ток практически пропорцонален коллекторному току транзистора 1, так как ток через правое плечо вторичной обмотки трансформатора 5 относительно мал. Правое плечо вторичной обмотки 15 трансформатора 5 соединено с обмоткой возбуждения трансформатора 2 таким образом, что их напряжения вычитаются: напряжение трансформатора 5 является для транзистора

4 запирающим, а напряжение обмотки воз- 20 буждения — отпирающим. Сначала второе напряжение больше первого и через резистор

7 протекает базовый ток транзистора 4, поддерживающий его в открытом состоянии. Незначительная часть тока ответвляется через 25 резистор 8.

Та ким образом, в начале цикла коллекторный ток транзистора 4 нарастает, а его базовый ток падает. В некоторый момент времени транзистор 4 выходит из насыщения, падение 30 напряжения на нем увеличивается и соответственно растет напряжение вторичной обмотки трансформатора 5. Напряжение правого плеча вторичной обмотки трансформатора 5 становится больше напряжения обмотки возбуж- 35 дения, и к базам транзисторов 4 и 1 через резисторы 7 и 8 прикладывается запирающее напряжение. Всплеск напряжения вторичной обмотки трансформатора 5 ограничивается цепочкой 9 для защиты транзистора 4, 40

После запирания транзистора 1 ток в его коллекторной цепи прекращается и на обмотках трансформатора 2 меняется полярность напряжений, Диод выпрямителя 3 отпирается, и энергия, накопленная в трансформаторе 2, по- 45 ступает в нагрузку. Одновременно начинается перемагничивание сердечника трансформатора 5, обусловленное двумя процессами: пассивным размагничиванием за счет энергии, на4 копленной сердечником трансформатора к моменту запирания транзистора 1, и принудительным перемагничиванием до насыщения за счет напряжения на обмотке возбуждения трансформатора 2. Это напряжение приложено к правому плечу вторичной обмотки трансформатора 5 через резистор 8 и диод 10. После насыщения сердечника трансформатора 5 ток через диод 10 ограничивается резистором

8. Падение напряжения на диоде 10 обеспечивает запирание транзистора 1.

По окончании размагничивания сердечника трансформатора 2 полярность напряжения на его обмотках меняется. Транзисторы 1 и 4 открываются, и описанный цикл работы преобразователя повторяется.

Формула изобретения

Однотактный преобразователь напряжения с самовозбуждением, содержащий основной транзистор, выходной трансформатор с немагнитным зазором, токовый трансформатор, первичная обмотка которого последовательно соединена с коллекторной обмоткой этого транзистора, дополнительный транзистор, соединенный эмиттером с базой основного транзистора, а коллектором и базой связанной соответственно с одним из крайних выводов вторичной обмотки токового трансформатора и с соответствующим концом обмотки возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения к. п. д., между базой и эмиттером основного транзистора включен диод, отвод от вторичной обмотки трансформатора тока соединен с эмиттером этого транзистора, а начало и конец этой обмотки соединены соответственно с началом обмотки возбуждения, конец которой подключен через резистор к базе основного транзистора, и через резистор— с коллектором дополнительного транзистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Александров Ф. И., Сиваков А. P. «Импульсные полупроводниковые преобразователи и стабилизаторы постоянного напряжения, Л., «Энергия», 1970, с. 67, рис. 2 — 11.

2. Патент США М 5114096, 321 вЂ, 1963.

3. Журнал «Электротехника» М 6, 1970, с. 39.

5S4014

Составитель Г. Огнев

Редактор Е. Шепелева

Техред 3. Тараненко

Корректор Н. Аук

Заказ 2251/15 Изд. № 1696 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2