Транзисторный преобразователь

 

Союз Советсккк

Социапистическик

Республик

О П И С А Н И Е >919028

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 09.07.80 (21) 2955702/24-07 с присоединением заявки М (23)Приоритет (5I)М. Кл.

Н 02 М 3/335

МЮврствевкы"

СССР ао делам взпбретенкй в птернтвЯ

Опубликовано 07.04. 82. Бюллетень .1тЪ 13

Дата опубликования описания 07. 04.82. (53) УДК 621;314. . 57 (08&. 8) (72) Л вторы изобретения

Э. А.Мурадханян и Ж.А.Мкртчян (71} Заявитель (541 ТРАНЗИСТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ з истора.

Изобретение относится к электротехнике, а конкретно к преобразовательной технике, и может быть использовано во вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуры.

Известны цвухтактные инверторы с самовозбужцением, в том числе полумостовые, построенные на .базе схемы

Ройер а (11 .

Основным недостатком их является низкий КПД из-эа режима насьпцения сердечника выходного трансформатора.

Известны двухтактные инверторы с самовозбужцением, содержащие выходной трансформатор с ненасыщающимся сердечником и коммутирукиций трансформатор или цроссель, работают;ий в режиме насьпцения )2).

Недостатками данных ипверторов являются относительно низкие весогабаритные показатели и КПЦ, обуслов20 лепны» введением дополнительного электромагнитного узла с насыщающим- ся сердечником.

Характерным недостатком вьппеотмеченных групп преобразователей является также относительно большая длительность процесса запирания открытого транзистора, обусловленная отсутствием запирающего напряжения на вре" мя переключения и увеличения вследствие этого времени рассасывания неосновных носителей в переходах транНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности является преобразователь, содержащий устройство управления с коммутирукщими транзисторами и времязадающим узлом, выполненное по схеме генератора Ройера, и минимум один двухтактный усилитель мощности по полумостовой схеме, на входе транзисторов которых включены выходные обмотки трансформатора блока управления . обмотки обратной связи трансформатора преобраз ователя (3) .

На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 19 и 20 — напряжения на переходах баз а-э митт ер транзисторов 3 и

4 соответственно 21 и 22 — напряжения на конденсаторах 14 и 16 соответственно, прикладываемые к переходам база-эмиттер транзисторов 11 и 12, 23 и 24 — токи коллекторов транзисторов 11 и 12 соответственно, 25 — напряжение на обмотках трансформатора

5 с учетом принятой на фиг. l маркировки начал и концов. раз оват еля.

Транзисторный преобразователь (фиr. ) включает силовую ячейку, которая выполнена по полумостовой схеме с конденсаторным делителем 1 и 2, силовыми транзисторами 3 и 4 и выходным трансформатором 5 с первичной 6 и выходной 7 обмотками и обмотками 8 и 9 положительной обратной связи, и блок 10 управления с коммутационнымии транз исторами 1 1 и 12. Меж-® ду выводами обмотки положительной обратной связи включены времязадающие элементы, состоящие из последовательных RC-цепочек 13-16, к базе силовых транзисторов 3 и 4 подключены токозадающие резисторы 17 и 18 после точки подключения коммутирующих транзисторов !1 и 12.

Недостатком преобразователя является низкий К!1Д, обусловленный наличием атцельного задающего генератора с. насыщающимся сердечником, Цель из обрет ения — повьыение КПД

II p e о б р а э о в л т р.ë я ю указанная цель достигается тем, что в транзисторном преобразователе, содержащем силовую цолумостовую ячейку с выходным трансформатором, причем И) последний снабжен двумя обмотками положительной обратной связи, каждая из которых связана с входом соответствующего силового транзистора преобразоцателя и блока управления с коммутирующими транзисторами и времязадающим узлом, также связанного своими выходами с входами силовых транзисторов, между выводами каждой обмотки положительной обратной связи через токозадающий резистор включен один из коммутирующих транзисторов блока управления, между этими же выводами обмотки включен элемент времяэадающего узла блока управления, образованный из последовательной КС-цепочки, причем средняя точка RC-цепочки подключена к базе коммутирующего транзистора, а ее конденсаторный вывод — к эмиттеру, при этом точка соединения коллектора с токозацающим резистором подключена к базе силового транзистора, эмиттер которого соединен со средней точкой обмотки положительной обратной связи.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема транзисторного преобразователя на фиг,2 — эпюры токов и напряженнй на основных элементах нреобСхема (фиг. !1 работает следующим образом.

Допустим в момент открыт транзистор 3 и закрыт транзистор 4. Тогда напряжение конденсатора 1, равное половине напряжения источника Айтания, приложено к обмотке 6.

Напряжения на входах транзисторов

3 и 4 имеют вид эпюр 19 и 20 соответственно и определяются величинами напряжений на верхних половинках обмоток 8 и 9. Транзисторы 11 и 12 закрыты отрицательным напряжением конденсаторов 14 и 16 (эпюры 22 и 23 соответственно) . Это состояние сохраняется до момента .1 . К этому времени завер-! лен разряд конденсатора 14 до нулево го значения (эпюры 22 ) и начинается заряд в положительном направлении до порога отпирания транзистора 11. В результате его отпирания в момент к переходу база-эмиттер транзисz. тора 3 прикладывается запирающее напряжение (эпюра 19) от нижней половины обмотки 8. При э т ом чер ез тр анзистор 11 протекает импульс тока эпюры 23, в который входит и составляющая тока запирания транзистора 3. Это приводит к быстрому рассасыванию неосновных носителей в переходах транзистора 3 за промежуток времени gt=t -t и сокращению време3 ? ни его запирания (на фиг. 2 это время для наглядности увеличено). Вследствие запирания транзистора 3 происходит переворот фазы напряжения на обмотках трансформатора 5 (эпюра 25(, что приводит к отпиранию трапзистора 4. Этим в принципе исключается явление перекрытия и появление сквозных токов в силовых транзисторах 3 и 4, так как отпирание одного транзистора имеет место только после запирания другого. Затем с момента

1 начинается,перезаряд конценсатора 14 и разряд конденсатора 16. В

919028

Формула изобретения

Тж (0,5- 0,7) RC, 5 момент и напряжение на конденсаторе 16 достигает порога отпирания транзистора 12, вследствие чего происходит аналогично вышеописанному процесс эапирания в момент 1 теперь уже транзистора 4 и отпирания транзистора 3 с завершением одного цикла переключения силовых транзисторов.

Цалее процесс повторяется периодически.

При этом период повторения определяется параметрами RC-цепочки, напряжением обмоток 8 и 9 и порогом отпирания транзисторов 3 и 4. При идентичных элементах входных цепей транзисторов 3 и 4 период Т приF мерно равен где R — сопротивление резисторов 13 26 и 15, С вЂ” емкость конденсаторов 14 и 16 °

Очевидно, что транзисторы 11 и

12 потребляют ничтожно малую сред- 2$ нюю мощность, так как учаСтвуют в работе только на время рассасывания носителей в силовых транзисторах 3 и 4. Кроме того, потери мощности как в силовых транзисторах при ЗЕ их открытом состоянии, так и в выходном трансформаторе определяются только мощностью нагрузки, так как отсутствует режим насыщения сердечника трансформатора 5. Максимальное напряжение на коммутирукяцих транзисторах 11 и 12 в отличие от известного, где оно равно двойному напряжению источника питания (до нескольких сотен вольт ), не превышает 8- 1О В. 4О

Предлагаемый преобразователь обладает существенной эффективностью эа счет уменьшения потерь в блоке управления, так как основные функции специального задающего генератора и усилителя мощ- <> ности совмещены в одном устройстве.

Отметим, что если выбранные типы транзисторов 11 и 12 не допускают инверсного режима включения, то их коллекторы обычным путем подключают к соответствующим точкам схемы фиг. 1 через диоды, что не вносит изменений в принцип работы и в параметры npe" об раз оват ел я.

Преобразователь может заменить известные усилители мощности, построенные по схеме полумостовых преобразователей, управляемые от отдельного задающего генератора, а также может быть использован в качестве самвстоятельного задающего генератора для управления прямоугольным напряжением переменного тока более мощного усилителя или группы преобразовательных ячеек.

Транзисторный преобразователь, содержащий полумостовую силовую ячейку с выходным трансформатором, причем последний снабжен двумя обмотками положительной обратной связи, каждая из которых связана с входами соответ ствующего силового транзистора преобразователя и блока управления с коммутирующими транзисторами и времязадающим узлом, также связанного своими выходами с входами силовых транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД преобразователя, между выводами каждой обмотки положительной обратной связи через токозаданжп и 1езистор включен один из коммутирующих транзисторов блока управления, между этими же выводами обмотки влючен элемент времяэадающего узла блока управления, состоящий из последовательной RC-цепочки, причем средняя точка RC-цепочки подключена к базе упомянутого коммутирующего транзистора, а ее конденсаторный вывод — к эмиттеру, при этом точка соединения коллектора с токозадающим резистором подключена к базе силового транзистора, эмиттер которого соединен со средней точкой обмотки положительной обратной связи.

Источники информации, принятые Во внимание IIpH экспертизе

1. Моин В.С.. Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи. N. "Энергия", 1972, с. 310-311, рис. 9-5 (а, г и д) .

2. Авторское свидетельство СССР

Р 609193, кл. Н 02 M 7/537, 1976, 3. Авторское свидетельство СССР

Р 570162, кл. Н 02 М 3/335, 1975.

919028

24

Составитель Н. Пишевская

Редактор Ю. Ковач Техред Т.Маточка Корректор Н.Степ

Закаэ 2158 37 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал JIIUI "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4