Формирователь импульсов
ОПИСАНИЕ(813729
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскнх
Соцналнстнческнх
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06.04.79 (21) 2747260/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М Кл,з
Н 03 К 5/01
Государственный комитет по делам изобретений и открытий
Опубликовано 15.03.81. Бюллетень № 10
Дата опубликования описания 25.03.81 (53) УДК 621.373 (088.8) (72) Автор изобретения
В. И. Костылев
Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова (71) Заявитель (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в преобразовательной технике для управления транзисторами инверторов при построении вторичных источников электропитания и в тех случаях, когда от формирователя требуются малые длительности фронтов выходного напряжения при больших выходных токах.
Известен формирователь импульсов, содержащий трансформатор, у которого первичная обмотка соединена с ключевыми элементами, а вторичная подключена к нагрузке (1).
Недостатком этого формирователя является невозможность получения знакопеременных импульсов с большой крутизной фронтов при высокой нагрузочной способности.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является формирователь импульсов, содержащий трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке через выпрямитель со сглаживающим фильтром, и дополнительно введенный диод. В таком формирователе в момент формирования фронта импульса вторичная обмотка трансформатора подклю2 чается непосредственно к нагрузке, и только на стадии формирования вершины импульса в работу включается сглаживаюший фильтр, конденсатор которого через выпрямитель подзаряжается от вторичной обмотки (2J.
Однако в том случае, когда данный формирователь рассчитывается на большой выходной ток и малое сопротивление нагрузки, применение его становится малоэффективным, поскольку при работе его в таких условиях недопустимо возрастают фронты импульсов из-за индуктивности рассеяния между первичной и вторичной обмотками трансформатора. Кроме того в данном формирователе невозможно получить знакопеременное напряжение на выходе.
Цель изобретения — получение знако1s переменных импульсов с большой крутизной фронтов при высокой нагрузочной способности.
Поставленная цель достигается тем, что в формирователь импульсов, содержащий трансформатор и выпрямитель с емкостным фильтром на выходе, подключенный ко вторичной обмотке трансформатора, введен мостовой инвертор, состоящий из двух пар транзисторов разного типа проводимости, кол813729 лекторы которых подключены к выходу выпрямителя, базы — — ко вторичной обмотке трансформатора, а эмиттеры — к нагрузке.
Для улучшения формы выходных импульсов в пусковом режиме в формирователь импульсов введены резисторы, включенные между выходом выпрямителя и емкостным фильтром.
Благодаря использованию транзисторного мостового инвертора, подключенного к вы ходу выпрямителя, возможно получение на выходе преобразователя знакопеременного напряжения.
На чертеже представлена принципиальная схема формирователя импульсов с мостовой схемой выпрямителя.
Формирователь импульсов с мостовой схемой выпрямления содержит трансформатор 1 с первичной 2 и вторичной 3 обмотками, выпрямитель на диодах 4 — 7, мостовой инвертор на транзисторах 8 и 9 и-р-и типа проводимости и 10 и 11 р-и-р типа проводимости,емкостной фильтр на конденсато- 20 ре 12, нагрузку 13, резисторы 14 — 21, которые дополнительно включены для улучшения работы формирователя.
Предлагаемый формирователь Hvпульсов выполнен с выпрямителем со средней
25 точкои и отличается от известного только отсутствием диодов 4 и 7,(что ценно -.-огда, когда на выходе формирователя получают напряжение 2 — 4 В при больших токах) и наличием вывода средней точки вторичной обмотки 3 трансформатора 1.
Формирователь импульсов работает следу ощим образом.
На первичную обмотку 2 трансформатора 1 поступает переменное прямоугольные напряжение от внешнего генератора. Напряжение со вторичной обмотки 3 выпрямителя с помощью выпрямителя на диодах 4
7 заряжает конденсатор 12 до определенной величины.
При формировании импульса напряжения на нагрузке 13 напряжение на вторичной обмотке 3 меняет свой знак. После того, как напряжение перейдет через ноль, начинает протекать базовый ток транзисторов 8 и 11 по следующему контуру: зажим обмотки 3, база — эмиттерный переход транзистора 8, сопротивление нагрузки 13, база — эмиттерный переход транзистора 11, второй зажим обмотки 3. Транзисторы 8 и
1! открываются, и на нагрузке 13 формируется фронт напряжения с высокой крутизной, Объясняется это тем, что во-первых, íà so базы транзисторов 8 и 1! поступает напряжение с обмотки 3, фронт которого не завален, поскольку в это время диоды 4--7 еще закрыты напряжением на конденсаторе 12, а базовые токи невелики и существенно не загружают обмотку 3, поэтому влиянием ее индуктивности рассеяния можно пренебречь. Во-вторых, напряжение на нагрузке 13 создается коллекторными токами транзисторов 8 и ll, открываемых форсированНО, и длительность их фронтов весьма мала.
На этапе формирования фронта конденсатор 12 играет роль источника коллекторного напряжения, но ввиду кратковременности этого этапа конденсатор 12 сушественно разрядиться не успевает.
После того, как напряжение на обмотке
3 установится, открываются диоды 5 и 7, и происходит подзаряд конденсатора-!2. Начинается формирование вершины импульса, когда коллекторные токи транзисторов 8 и 9 создаются выходным напряжением выпрямителя. В следуюгций полупериод, когда напря>кение на обмотке 3 поменяет свой знак, напряжение на базах транзисторов 8 и 9 оказывается отрицательным, а На базах 9 и 11 положительным. Гlоэтому транзисторы 8 и 11 запира отся, а 10 и 9 открываются. В результате напряжение на нагрузке меняет свой знак.
На этапе формирования вершины импульса напряжения на нагрузке 13 транзисторы 8 и 11 или 9 и 10 с —.очки зрения уменьшений потерь в них > аходятся в насыгцении. Насыгцению способствует то, что потенциал базы по абсолютной величине выHIc потенциала коллектора на величиHу l!адения напряжения на открытом диоде выпрямителя. В ряде случаев этого недостаточно и тогда целесообразно последовательно с коллекторами транзисторов 8 — -11 вкгпочать балластные резисторы 14, 1б, 17 и 19.
В пусковом режиме фронт импульса .апряжения на нагрузке «заваливается» На время заряда конденсатора 12. Для улучшения формы импульса предлагается последовательно с выпрямителем включать один или два резистор 15 и 18. Эти резисторы могут быть заменены дросселями. В гакой схема фронт ервого импульса формируется базовыми токами транзистора, причем
o«aa-a ll TT:.pa !e nepexo Для уменьшения потерь в базовых цепях транзисторов общие точки сое,,; н и;я баз подсоединены к выводам вторичной:..б мотки 3 через резисторы 20 и 21 Для повышения выходной ..Огцносчи ето ричных источников электропитания широко используется пара. !ëåëünoå соединепис транзисторов, причем число их в сборке !О-тягает десятков и сотен штук, а суммарн.:е базовые токи — десятков ампер. ФормироВаННо таких токов при низком выходио": напря>кении весьма затруднительп О, поскольку фронты импульсов из-за наличия Рндуктивностей рассеяния обмоток в::хо;но:о трансформатора формирова. геля "oñ l a â aÿþò 5 мкс и больше. Такие длительности фрг н813729 Составитель В. Чижов Редактор Л. Повхан Техред А. Бойкас Корректор H. Стен Заказ 421/77 Тираж 988 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тов являются недопустимыми, поскольку при водят к большим потерям в силовых ключах Предлагаемый формирователь формирует фронт импульса не напряжением вторичной обмотки, а введенным мостовым инвертором, поэтому влияние индуктивности рассеяния мало и не приводит к увеличению фронтов. Таким образом, использование мостового инвертора в формирователе дает возможность получить прямоугольное знакопеременное напряжение с высокой крутизной фронтов, что расширяет функциональ- 10 ные возможности формирователя, так как становится возможным применение его для управления мощными ключами мостовых инверторов и позволяет уменьшить динамические потери в последних. Введение в формирователь мостового инвертора не усложня15 ет конструкции трансформатора, поскольку для управления инвертором и для создания источника питания его используется одна вторичная обмотка. Формула изобретения 1. Формирователь импульсов, содержащий трансформатор и выпрямитель с емкостным фильтром на выходе, подключенный ко вторичной обмотке трансорматора, отличающийся тем, что, с целью получения знакопеременных импульсов с большой крутизной фронтов при высокой нагрузочной способности, в него введен мостовой инвертор, состоящий из двух пар транзисторов разного типа проводимости, коллекторы которых подключены к выходу выпрямителя, базы — ко вторичной обмотке трансформатора, а эмиттеры — к нагрузке. 2. Формирователь импульсов по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения формы выходных импульсов в пусковом режиме, в него введены резисторы, включенные между выходом выпрямителя и емкостным фильтром. Источники информации, принятые во внимание при.экспертизе l. Монин В. С. и др. Стабилизированные преобразователи напряжения. М., «Сов.радио», 1972, с. 298--299, рис. 9 — 1. 2. Авторское свидетельство СССР Хв 439066, кл. H 03 К 5/12, 1972 (прототин).
