Преобразователь напряжения

 

Союз Советскик

Социалистически к

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

«»813635 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 030479 (21) 2744347/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150381. Бюллетень N9 10

Дата опубликования описания 25. 03. 81 (51)м. Кп 3

Н 02 М 7/537

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннЯ н открытнЯ (53) УДК 621. 314. .58(088.8) (72) Авторы из обретения

В.М.Пименов и. В.М.Никитин (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электро.е технике, в частности к статическим преобразователям напряжения, и может быть использовано при разработке источников питания радиоэлектронных устройств, индуктивных датчиков и других потребителей элек" трической энергии.

Известны преобразователи напряжения, которые содержат два транзистора, трансформатор с обмотками положительной обратной связи и времяэадмМую; RC-цепь. Транзисторы поочередно подключают к источнику постоянного напряжения полуобмотки трансформатора. Продолжительность открытого состояния каждого транзистора задается параметрами RC-цепи 11) и (2) .

Недостатки эти преобразователи заключаются в том, что во-первых ток нагрузки преобразователя напряжения оказывает значительное влияние на изменение частоты выходного напряжения, что ограничивает область применения его по прямому назначению, во-вторых, при отсутствии нагрузки переключение транзисторов происходит эа счет насыщения выходного трансформатора, а это ве- ЗО дет к искажению формы выходного напряжения и переключение транзисторов в энергетически напряженном режиме из-за значительного возрастания тока намагничивания трансформатора к моменту закрывания очередного транзистора. В одном из известных устройств указанные недостатки устранены, однако преобразователь напряжения сложен, а из-за наличия существующего разброса параметров диодов возможно появление ассиметрин в полупериодах переключения транзисторов. Асимметрия проявляется в дополнительной загрузке по току одного из транзисторов преобразователя напряжения.

Наибслее близким к.предлагаемому является преобразователь напряжения, содержащий два силовых транзистора, коллекторы которых присоединены к соответствующим первичным обмоткам выходного трансформатора и к одним из концов времяэадающих резисторов, другие концы которых связаны с времязадающим конденсатором, базами транзисторов и обмотками положительной обратной связи (3), Однако этот преобразователь имеет невысокую нагрузочную способность.

813635

Это связано с тем, что в устройстве величйна тока нагрузки определяется значением трех параметров,номинальным напряжением источника питания, ВЪличиной сопротивления времязадающих резисторов и коэффициентом усиления транзисторов.

Транзисторы имеют определенное конечное значение коэффициента усиления. Для заданного номинального напряжения источника питания реализация.необходимой нагруэочной способности преобразователя напряжения достигается эа счет соответствующего выбора величины времязадающих резисторов

К= о

- н где U — напряжение источниика питаи ния;

I — ток нагрузки (не учитываИ ется ток намагничивания трансформатора ввиду его малости);

Ь вЂ” коэффициент усиления транзисторов.

Величина рассеиваемой мощности на времязадающих резисторах,и, следовательно, их вес и габариты определяются значениями питающего напряжения и тока нагрузки где I — ток в цепи базы транзистора.

Поэтому величина максимальной нагрузки преобразователя напряжения, в первую очередь, ограничивается приемлемыми габаритами времяэадающих резисторов.

В известном устройстве при значениях питающего напряжения 10-5 B становится заметным отрицательное влияние ответвления части тока перезаряда конденсатора из цепи базы открытого транзистора в цепь его коллектора через времязадающий резистор связанное с тем, что у открытого транзистора падение напряжения в цепи коллектор-эмиттер меньше, чем в цепи база-эмиттер. Чем меньше напряжение источника питания, тем большая часть тока ответвления иэ цепи базы.

Это ведет к уменьшению тока базы, и следовательно, нагрузки преобразователя.

Цель изобретения — повышение нагруэочной способности преобразователя напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе напряжения времязадающий конденсатор соединен с другими концами времязадающих резисторов и с одним иэ концов вышеупомянутых обмоток обратной связи, другие концы которых подключены к базам транзисторов непосредственНО °

5 !

О

На фиг. 1 изображена схема преобразователя напряжения; на фиг. 2 временные диаграммы напряжений и токов на основных элементах устройства в процессе его работы.

Схема (фиг. 1) содержит обмотки

2 и 3 положительной обратной связи трансформатора 1, времязадающие резисторы 4 и 5р транзисторы 6 и 7, времяэадающий конденсатор 8, источник 9 постоянного напряжения, цепь

10 основной нагрузки .устройства. На диаграммах (фиг. 2) обозначены

U — напряжение на коммутирующем с

6(?) конденсаторе, 0 — напряжение на переходе коллектор-эмиттер транзистора 6 (7), 06 — напряжение на переходе база-эмиттер транзистора 6 (7), ток в цепи базы транзистора

6 (7).

Полуобмотки трансформатора 1 периодически подключаются к источнику

9 постоянного напряжения транзисторами 6 и 7. В,базовые цепи транзисторов включены обмотки 2 и 3 положительной обратной связи трансформатора 1. Конденсатор 8 включен в последовательную цепь с обмотками

2 и 3, его обкладки дополнительно подключены через времязадающие резисторы 4 и 5 к коллекторам транзисторов 6 и 7.

При подаче питающего напряжения на преобразователь напряжения транзисторы 6 и 7 начинают открываться о цепи базы током, протекающим через резисторы 4 и 5 от источника

9 постоянного напряжения 9. Вследствие существующего разброса частотных характеристик транзисторов один иэ транзисторов, например 6, открывается быстрее, что при наличии обмоток 2 и 3 положительной обратной связи ведет к регенеративному процессу открытия транзистора 6 и закрытия транзистора 7. С этого ьюмента времени начинается заряд конденсатора 8 по цепи: источник постоянного напряжения.9, полуобмотка трансформатора 1, резистор 5, конденсатор

8, обмотка 2 и переход база-эмитте1 транзистора б. TQR заряда конденсатора 8, протекая по цепи базаэмиттер транзистора 6, насыщает последний, кроме того, по цепи базы транзистора протекает ток от обмотки 2 положительной обратной связи, ограниченный сопротивлением резистора 4. При заряде конденсатора

8 до величины напряжения, равного сумме напряжений на обмотках 2 и 3 положительной обратной связи, ток, протекающий через резистор 5, коммутируется иэ цепи базы транзистора

6 в цепь базы транзистора 7. Транзистор 7 открывается, а транзистор

6 закрывается. 3а счет обмоток положительной обратной связи процесс коммутации транзисторов носит ре813635

Формула изобретения

Фие. 1 генеративный характер. По окончании процесса переключения транзисторов полярность напряжений на обмотках трансформатора изменяется на противоположную и конденсатор начинает перезаряжаться по цепи: источник постоянного напряжения 9, полуобмотка трансформатора 1, резистор

4, конденсатор 8, обмотка 3 и переход база-эмиттер транзистора 7.

По истечении времени, равного полупериоду частоты выходного напряжения, напряжение на конденсаторе 8 опять достигает величины, равной сумме напряжений на обмотках 2 и 3, вследствие чего вновь начинается процесс переключения транзисторов. Транзистор 7 закрывается, а транзистор 6 открывается. В этом состоянии схемы в течение второго полупериода частоты выходного напряжения происходит очередной перезаряд конденсатора.

Далее процесс повторяется в описанной последовательности, В преобразователе напряжения за счет изменения схемных взаимосвязей не только отсутствует ответвление тока из цепи базы транзистора при любом значении напряжения источника питания, имеющее место в известном устройстве, а наоборот по цепи базы открытого транзистора протекает сумма токов: ток перезаряда конденсатора и ток, соэдаваемяй обмоткой трансформатора в замкнутой цепи: переход база-коллектор открытого транзистора, времязадающий резистор и обмотка трансформатора. В связи с этим значение тока базы открытого транзистора в предлагаемом устройстве больше, чем в известном, и следовательно, выше его нагрузочная способность..3а счет этого можно увеличить величину сопротивления времяэадающих резисторов и, тем самым, снизить рассеиваемую на них мощность, а следовательно, уменьшить вес и габариты устройства.

Такой преобразователь напряжения, имея ряд положительных качеств, таких как повышенная нагрузочная способность, стабильность частоты, облегченный режим коммутации транзистора ввиду отсутствия насыщения трансформатора, высокая надежность (устройство работоспособно даже при выходе из строя одного иэ транзисторов) может быть применен при разра,О ботке источников переменного напряжения высокой частоты или преобразователей постоянного напряжения в постоянное.

Наибольший эффект устройство обеспечивает при разработке маломощных низковольтных источников питания.

20 Преобразователь напряжения, содержащий два силовых транзистора, коллекторы которых присоединены к соответствукщим первичным обмоткам выходного трансформатора и к одним иэ концов времяэадающих p93HcTopoBg другие концы которых связаны с времязадающим конденсатором, базами транзисторов и обмотками положительной обратной связи, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей преобразователя, времязадающий конденсатор соединен с другими концами времязадающих резисторов и с одним иэ концов вышеупомянутых обмоток обратной связи, другие концы которых подключены к базам транзисторов непосредственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

40 1. Ловушкин В.Н. Транзисторные преобразователи постоянного напряжения. "Энергия", 1967, с. 19.

2. Ловушкин В.Н. Транзисторные преобразователи постоянного напря4> жения. "Энергия", 1967, с. 20.

3. Авторское свидетельство СССР

9 479243, кл. Н 03 К 13/02, 1975.

813á35 и

1 и„

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель Т.Ершова

Редактор IO.Ïåòðóøêî Техред A. Ач . Корректор N.IIIàðîøè