Однотактный регулируемый преобразователь

 

(n>936283

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 080880 (21) 2971719/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 150682. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 15.0682

)51) м. Nn.

Н 02 М 3/335

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53 УДК 621.314 ° .58(088.8) (72) Авторы изобретеии я

С.Д. Рудык и В.Е. Турчанинов

Винницкий завод радиотехнической аппаратуры, (71) Заявитель (54) ОДНОТАКТНЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в источниках питания различной радиоэлектронной .аппаратуры.

Известны однотактные преобразователи, содержащие силовой транзисторный ключ, нагрузкой которого является трансформатор с дополнительной обмоткой возврата, выпрямитель, фильтр выходного напряжения и схему управления (1) .

Недостатками этих преобразователей являются пониженные КПД и удельная мощность из-эа значительного времени переключения выпрямительных диодов и времени .рассасывания силовых транзисторов, ухудшающих усповия размагничивания силового трансформатора и уменьшающих максимально возможный коэффициент заполнения импульсов. Наиболее действенным средством улучшения удельных показателей регулируемых преобразователей является повышение частоты преобразования. Однако с повышением частоты, основными факторами определяющими выбор частоты преобразования является время рассасывания регулирующего (силового) транзистора, а также вре- мя переключения диодов выпрямителя ° .

Кроме того, в случае, когда выход преобразователя постоянного напряжения подключен к нелинейной нагрузке, обладающей конечным временем переключения, например, диодно-индуктивно-емкостной фильтр либо база-эмиттерный переход транзистора, ограничения на выбор частоты вносят динамические потери в нелинейной нагрузке, увеличивающиеся с повышением частоты. Для сохранения высоких значений КПД преобразователя при высоких частотах преобразования возникает необходимость снижения этих потерь.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и схемному решению является однотактный преобразователь постоянного напряжения, содержащий силовой транзистор, управляющий электрод которого подключен к формирователю управляющего сигнала, один из-силовых электродов подключен к одному из концов первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель подсоединена к выходным выводам, при этом второй его сиЛовой электрод подключен к одному из входных выводов и к силовому электроду

936283 маломощного транзисторного ключа, второй силовой электрод которого соединен c oäíèì из концов обмотки возврата, причем другие концы упомянутых обмоток подключены ко второму входному выводу, связанному с упомяну- 5 тым первьм входным выводом через конденсатор (2).

Недостатками данного однотактного преобразователя постоянного напряжения являются поииженные КПД и fg удельная мощность, обусловленные значительным временем переключения выпрямительного диода преобразователя, ухудшающим условия размагничивания трансформатора и уменьшающим максимально возможный коэффициент заполнения импульсов, большее время рассасывания силового транзисторного ключа, накладывающее ограничение на повышение рабочей частоты преобразователя.

Цель изобретения — повышение КПД и удельной мощности однотактного регулируемого преобразователя путем уменьшения времени переключения выпрямительного диода преобразователя 25 и форсирования процессов рассасывания в силовом транзисторном ключе, Улучшения условий размагничивания трансформатора и увеличения максимально возможного коэффициента за-! полнения, повышения частоты преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в однотактном регулируемом. преобразователе, управляющий электрод силового транзистора связан с одноименным электродом маломощного транзистора через введенный второй формирователь сигнала, причем сило-, вой переход маломощного транзистора 40 зашунтирован обратным диодом.

На фиг.1 изображена схема электрическая принципиальная однотактного регулируемого преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Устройство содержит формирователь управляющего сигнала 1, управляющий силовым транзисторным ключом 2, трансформатор с первичной обмоткой

3, которая является нагрузкой силового транзисторного ключа 2, вторичной обмоткой 4, соединенной с вынрямительным диодом 5 и подключенной к выходным выводам преобразователя, маломощный транзисторный ключ б, нагрузкой которого является обмотка возврата 7 трансформатора дополнительный формирователь 8, вход которого соединен с выходом формирователя 1, а выход соединен с базой ма- Щ ломощного транзисторного ключа 6, силовая цепь которого зашунтирована обратным диодом 9. Разноименные концы обмоток 3 и 7 соединены с другим полюсом источника питания напряже- $$ нием ИП. Между полюсами источника питания включен конденсатор 10.

На фиг.2 представлены временные диаграммы работы преобразователя, на которых обозначено: U - напряжение на выходе формирователя управляющего сигнала 1; U - напряжение между коллектором и эмиттером силового транзисторного ключа 2 (для случая равенства витков в обмотках

3 и 7); 08 — напряжение на выходе дополнительного формирователя 8, 1 - ток коллектора силового транэйсторного ключа 2; U y - напряжение между коллектором и эмиттером маломощного транзисторного ключа бу

i< — ток, протекающий через коллектор маломощного транзисторного ключа 6;i@ - ток, протекающий через дополнительный диод.

Устройство работаеТ следующим образом.

Силовой транзисторный ключ 2 обеспечивает преобразование постоянного входного напряжения источника питания ИП в импульсное, которое через выпрямительный диод 5 подается в нагрузку. Формирователь управляющего сигнала 1 осуществляет широтную модуляцию последовательности импульсов управления ty . B.момент формирования формирователем управляющего сигнала 1 открывающего импульса для силового транзисторного ключа 2 (интервал tyÄ а фиг.2) открывается диод 5 и энергия передается в нагрузку. После окончания импульса ty дополнительный формирователь 8 формирует отпирающий импульс для маломощного транзисторного ключа б длительностью . При этом коллекторный ток силового транзисторного ключа 2 резко возрастает, сокращая длительность процесса рассасывания в нем, а к выпрямительному диоду 5 прикладывается отрицательное запирающее напряжение, форсирующее процесс его выключения. После окончания импульса, формируемого формирователем

8 маломощный транзисторный ключ б закрывается и на обмотке 7 трансформатора возникает ЭДС самоиндукции, приводящая к отпиранию диода 9 и окончательное размагничивание силового трансформатора идет на источник питающего напряжения ИП через обмотку 7 и диод 9. Введение диода 9 дает возможность ограничить выброс напряжения на силовом транзисторном ключе 2, возникающий за счет индуктивности рассеяния трансформатора.

Длительность импульса type Формируемого формирователем 8 выбирается из условия tyz>i (tabac 2 + верекл 5) ю где t zс, q — время рассасывания силового транзисторного ключа 2; время переключения выпрямительйого диода преобразователя 5..

936283

Конденсатор 10 служит для создания пути току размагничивания трансформатора при отключении однотактного регулируемого преобразователя от источника питающего напряжения., Тем самым предотвращаются броски коллекторного тока силового транзисторного ключа в момент подключения преобразователя к источнику питающего напряжения и повышается надежность однотактного регулируемого преобразователя.

В известном преобразователе открывание маломощного транзисторного ключа возможно только после окончания процессов рассасывания в силовом транзисторном ключе и переключения выпрямительного диода преобразователя, так как маломощный транзисторный ключ открывается напряжением за счет ЭДС самоиндукции, возникающим только после окончания перечис.ленных процессов в преобразователе.

Это накладывает ограничения на выбор максимального коэффициента заполнения импульсов на выходе формирователя управляющего сигнала, а также на выбор частоты преобразования в однотактном регулируемом преобразователе.

В предлагаемом преобразователе введение дополнительного формирователя, управляющего маломощным транзисторным ключом, позволяет увеличить максимальный коэффициент заполнения импульсов на выходе формирователя управляющего сигнала и повысить частоту преобразования однотактного регулируемого преобразователя за счет сокращения времени рассасывания в силовом транзисторном ключе и времени переключения выпрямительного диода преобразователя.

Формула изобретения

Однотактный регулируемый преобразователь, содержащий силовой транзистор, управляющий электрод которого подключен к формирователю управляющего сигнала, один из силовых электродов подключен к одному из кон10 цов первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого через выпрямитель подсоединена к выходным выводам, при этом второй его силовой электрод подключен к од15 ному из входных выводов и к силовому электроду маломощного транзисторного ключа, второй силовой электрод которого соединен с одним из концов обмотки возврата, причем другие концы ур упомянутых обмоток подключены ко второму входному выводу, связанному с упомянутым первым входным выводом через конденсатор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения КПД и удельной мощности преобразователя, управляющий электрод силового транзистора связан с одноименным электродом маломощного тран зистора через введенный второй фор30 мирователь сигнала, причем силовой переход маломощного транзистора зашунтирован обратным диодом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Моин В,С. и Лаптев И.И. Стабилизированные транзисторные преобразователи. М., Энергия, 1972, с. 193.

2. Авторское свидетельство СССР

9 639105, кл. Н 02 М 3/335, 1978.

936283

Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Закаэ 4244/69

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Т. Ершова

Редактор И. Митровка Техред К.Мыцьо Корректор М. Шароши